Technická zpráva PRÍRODNÍ ˇ ANALOG Studium dlouhodobého chování a migrace uranu a thoria v prostředí jílových sedimentů Změna projektu č. 1 Ústav jaderného výzkumu Řež a.s. Ing. Mirek Hercík Říjen 2003 Správa úložišť radioaktivních odpadů
Formátování a korektury textů Správa úložišť radioaktivních odpadů, 2004
Obsah: 1 Vymezení úkolu...2 1.1 Identifikační údaje...2 1.2 Cíl a rozsah prací...2 1.3 Předcházející etapy výzkumu...3 2 Výchozí údaje o výzkumné lokalitě...3 3 Metodika a specifikace prací...3 3.1 Technické práce...3 3.1.1 Vrtné práce...4 3.1.2 Hydrogeologické testy...4 3.1.3 Vybavení vrtů...4 3.2 Měřické práce...4 3.3 Výkony geologické služby...5 3.4 Vzorkování...5 4 Požadavky na technologické postupy a technické parametry projektovaných prací...5 4.1 Vrtné práce...5 4.2 Vybavení vrtů...12 4.3 Vytyčení a zaměření vrtů...12 5 Zajištění realizace technických a výzkumných prací...12 5.1 Vstupy na pozemky...12 5.2 Přehled prací prováděných poddodavatelsky...12 5.3 Evidence geologických prací...13 6 Literatura...13 Přílohová část...13 Příloha 1 Přehledná situace zájmového území...14 Příloha 2 Situace nových výzkumných vrtů...15 Příloha 3 Rozpočet prací rozdílový...16 1
1 Vymezení úkolu 1.1 Identifikační údaje Název úkolu: Přírodní analog Ruprechtov Číslo úkolu: 0/6241/402/99 Etapa geologických prací: Geologický výzkum Katastrální území: Hroznětín, Ruprechtov Okres: Karlovy Vary Zahájení prací: 22.6.1999 Stav ke dni: 30.9.2003 1.2 Cíl a rozsah prací Rozsah řešení výzkumného úkolu Přírodní analog je dán smlouvou o dílo uzavřenou v roce 1999 mezi zadavatelem Správou úložišť radioaktivního odpadu a řešitelskou organizací, kterou je Ústav jaderného výzkumu Řež a.s. V roce 2001 byla struktura prací výzkumného programu po dohodě se zadavatelem částečně upravena dodatkem č. 1 ke smlouvě o dílo. Hlavním cílem úkolu je studium dlouhodobého chování a migrace uranu a thoria v prostředí jílových sedimentů. Jako další součásti jsou do programu prací zahrnuty i vývoj, zvládnutí a testování nových metodik a postupů, využitelných v budoucnosti v oblastech spojených s nakládáním s RAO. Základní program výzkumných prací na lokalitě Ruprechtov vymezuje prováděcí projekt úkolu /2./ z roku 1999, který byl později (v roce 2001) aktualizován s ohledem na potřebu harmonizace prací z hlediska věcného a časového v rámci spolupráce s GRS. Pro etapu prací roku 2003 projekt předpokládal realizaci dvou monitorovacích vrtů. V souvislosti s nově získanými geologickými daty byl však ze strany GRS podán návrh na podstatné rozšíření vrtných prací pro potřeby detailní charakterizace výzkumné lokality. Oproti plánovaným dvěma vrtům pro etapu roku 2003 bylo navrženo provedení celkem šesti nových vrtů v širším prostoru terciérní sedimentace, resp. v předpokládané infiltrační zóně. Účelem realizace nových výzkumných vrtů na lokalitě Ruprechtov je: 2 - petrografická a geochemická charakterizace komplexu teciérních sedimentů a podložního granitu - doplnění informací pro konstrukci koncepčního modelu lokality - detailní charakterizace přechodu mezi granitem a terciérními sedimenty v testovacím poli a v oblasti výchozů granitu - získání podkladů pro zhodnocení sedimentologického vývoje lokality - provedení testů zaměřených na charakterizaci hydrogeologických vlastností sedimentů a podložního granitu - provedení testů zaměřených na charakterizaci systému hornina voda (stanovení migračních parametrů)
1.3 Předcházející etapy výzkumu V současnosti rozpracovaný projekt studia přírodního analogu na lokalitě Ruprechtov byl zahájen v roce 1999. V dosavadním průběhu projektu (1999 2002) bylo odvrtáno již šest monitorovacích vrtů NA 4 až NA 9, na nichž byly odebrány vzorky sedimentárních hornin pro jejich podrobnou charakterizaci. Na vrtech probíhá vzorkování podzemní vody pro sledování změn vybraných kvalitativních ukazatelů v dlouhodobém vývoji. Dosavadní poznatky získané z výsledků provedených měření a laboratorních rozborů byly vyhodnoceny v dílčích závěrečných zprávách úkolu /3., 4., 5./. Na počátku roku 2003 byla navázána spolupráce s firmou Gekon s.r.o., která ve výzkumné oblasti zajišťovala provedení hydrogeologických pozorovacích vrtů RP 1 až RP 6. Účelem těchto vrtů je monitorování vlivu připravované otvírky ložiska kaolínu na podzemní vody v jeho okolí. Po dohodě byly bezúplatně převzaty části vrtného jádra z vrtů RP2, RP3, RP5. Na vrtném jádru bylo provedeno gamaspektrometrické měření s výpočtem obsahu ekvivalentu radioaktivního U, Th, a K a ze zájmových úseků byly odebrány vzorky pro analýzy pevné fáze a laboratorní testy. Nové vrty řady RP byly rovněž zařazeny do pozorovací sítě podzemních vod v rámci projektu Přírodní analog. 2 Výchozí údaje o výzkumné lokalitě Lokalita Ruprechtov, která byla pro své charakteristiky vybrána jako výzkumná lokalita přírodního analogu, se nachází ve vzdálenosti cca 7 km na sever od Karlových Varů. Spadá tedy do podkrušnohorské oblasti, jmenovitě náleží k ostrovské pánvi, která je dílčí jednotkou sokolovské pánve. Pro studium zadané problematiky je na lokalitě nejvýznamnější vulkanosedimentární novosedelské souvrství, které lze charakterizovat jako komplex tufů a tufitů, převážně montmorillitizovaných, s vložkami uhelných jílů, jílovitého uhlí a ojediněle i písků. V důsledku značně chaotické sedimentace vykazuje vývoj dílčích poloh novosedelského souvrství velkou vertikální i plošnou variabilitu. 3 Metodika a specifikace prací Projektované geologické práce související s realizací nových vrtů zahrnují: - technické práce - měřické práce - výkony geologické služby - vzorkování 3.1 Technické práce K zajištění hydrogeologických a geochemických parametrů a všech ostatních údajů potřebných pro detailní charakterizaci lokality je třeba v zájmovém území realizovat soubor technických prací. Tyto práce budou zaměřeny na provedení nových 3
výzkumných vrtů pro zabezpečení odběru série neporušených vzorků sedimentů, jejich využití pro hydrogeologické testování a monitorování podzemních vod ve výzkumné oblasti. Je tedy možné rozdělit je do těchto dílčích složek: - vrtné práce - hydrogeologické testování vrtů - technické vybavení vrtů pro monitorování fyzikálních a chemických parametrů 3.1.1 Vrtné práce V rámci vrtné kampaně 2003 bude realizováno šest výzkumných vrtů NA 10 až NA 15. Vrt NA 10 situovaný v prostoru na SV od obce Ruprechtov bude vyhlouben až do podložní žuly, předpokládaná hloubka vrtu je cca 25 m. Vrt NA 11 bude odvrtán do hloubky přibližně 60 m v prostoru na J od obce Hroznětín v blízkosti silnice k lomu Hájek. Vrty NA 12 až NA 14 jsou situovány ve výzkumném poli ve vzdálenosti několika metrů až desítek metrů od vrtu NA 6. Předpokládaná hloubka vrtů je 40, resp. 75 m. Vrt NA 15 bude vyhlouben cca do 40 m poblíž Velkého farského rybníka (jihozápadně od obce Hroznětín). V zájmových úsecích budou z vrtných jader výzkumných vrtů odebrány vzorky hornin na chemické a petrografické analýzy. Vrty budou vystrojeny jako hydrogeologické monitorovací vrty pro testování hydraulických parametrů a odběry vzorků podzemní vody. Umístění vrtů je znázorněno v situaci vykreslené v příl. č. 2. 3.1.2 Hydrogeologické testy Hydraulické parametry nových vrtů budou zjišťovány krátkodobými přítokovými zkouškami provedenými metodikou neustáleného proudění v délce trvání 4 dnů. Pokud bude na některém z vrtů zaznamenán velmi malý přítok (nižší než 0,001 l/s), bude provedena pouze expresní zkouška založená na jednorázovém vyčerpání obsahu vrtu a sledování nástupu hladiny. 3.1.3 Vybavení vrtů Pro možnost ohodnocení režimu podzemních vod dílčích zvodní hydrogeologické struktury budou do vrtů nainstalovány autonomní záznamníky dat, které budou průběžně registrovat údaje o pohybu hladin a změnách teploty vody ve vrtech pozorovací sítě. 3.2 Měřické práce Zarážkové body vrtů navržených k realizaci budou v terénu vytyčeny měřickou službou. Po vyhloubení a osazení zhlaví budou vrty polohopisně a výškově zaměřeny. Měřická zpráva o zaměření vrtů je nezbytnou součástí dokumentace provedených geologických prací. 4
3.3 Výkony geologické služby V průběhu vrtných prací a během hydrogeologického testování bude organizován geologický dozor zaměřený na koordinaci geologických a technických prací. Dozor bude rovněž zajišťovat geologickou dokumentaci vrtného jádra a odběry dokumentačních vzorků. 3.4 Vzorkování Aby bylo možné detailně charakterizovat ty vlastnosti jílových sedimentů, které ovlivňují uvolňování, mobilitu a migraci prvků v systému sedimentární výplň - podzemní voda, je třeba v průběhu vrtných prací zachovat zeminy ze zájmových úseků vrtů v neporušeném stavu. Části vrtných jader určené pro silikátové a sekvenční analýzy budou proto uzavřeny do PVC pouzder. Vzorky pro analýzy budou z těchto úseků odebrány dodatečně. Před ukončením čerpacích zkoušek budou z nově vyhloubených vrtů jednorázově odebrány vzorky podzemní vody pro charakterizaci jejích fyzikálně-chemických vlastností. 4 Požadavky na technologické postupy a technické parametry projektovaných prací 4.1 Vrtné práce Návrh konstrukce vrtů, jejich výstroje a technologie vrtání vychází z jejich účelu (monitorovací a výzkumné vrty) a z požadavku na získání informací potřebných pro geochemickou charakterizaci. S ohledem na potřebu provádění hydrodynamických testů a měření fyzikálně-chemických vlastností podzemní vody přímo v otevřeném (filtrovém) úseku vrtu multikanálovou měrnou sondou je pro nově hloubené vrty požadován minimální vnitřní průměr výstroje 110 mm a následující postup jejich realizace s uvedenými parametry. 5
Vrt NA 10. Projektovaná hloubka vrtu je 25 m. Příp. změna konečné hloubky vrtu bude určena geologickým dozorem v průběhu vrtání. Očekávaný geologický profil: 0-2 m hlína písčitojílovitá kvartér 2-7 m tufy jílovitě rozložené s vložkami uhlí neogén 7-16 m kaolín 16-25 m žula krušnohorská Minimální průměr vrtu: do konečné hloubky - 220 mm. Způsob vrtání: Jádrové rotační průměrem 137 mm (průměr jádra 120 mm, minimální výnos jádra 95%), přibírka na konečný profil. Zajištění vrtného jádra: Položení do žlabů z PVC, zabalení do igelitu a uložení do standardních dřevěných vzorkovnic; do pouzder z PVC φ 150 mm v sekvencích vrtného jádra, jak budou stanoveny geologickým dozorem. Jádra v pouzdrech budou na koncích vzduchotěsně uzavřena víčky a před oxidací ochráněna napuštěním dusíku do vnitřního prostoru pouzder. Výstroj: Silnostěnné pažnice PE φ 140 mm, obsyp filtrového úseku umístěného přibližně v hloubkovém intervalu 19 až 23 m praným kačírkem FP 2, propažení a zajílování kvartérních sedimentů a bezpečné odtěsnění spodní části a vrchních úseků vrtu tamponáží bentonitem, montáž zhlaví a provedení betonové patky. 6
Vrt NA 11. Projektovaná hloubka vrtu je cca 60 m. Příp. změna konečné hloubky vrtu bude určena geologickým dozorem v průběhu vrtání. Očekávaný geologický profil: 0-2 m hlína písčitojílovitá kvartér 2-57 m tufy jílovitě rozložené s vložkami uhlí neogén 57-60 m kaolín karbon Minimální průměr vrtu: do konečné hloubky - 220 mm. Způsob vrtání: Jádrové rotační průměrem 137 mm (průměr jádra 120 mm, minimální výnos jádra 95%), přibírka na konečný profil. Zajištění vrtného jádra: Dtto jako u vrtu NA 10 Výstroj: Silnostěnné pažnice PE φ 140 mm, obsyp filtrového úseku umístěného dle vyhodnocení karotážních měření praným kačírkem FP 2, propažení a zajílování kvartérních sedimentů a bezpečné odtěsnění ostatních úseků vrtu tamponáží bentonitem, montáž zhlaví a provedení betonové patky. 7
Vrt NA 12. Projektovaná hloubka vrtu je cca 40 m. Příp. změna konečné hloubky vrtu bude určena geologickým dozorem v průběhu vrtání. Očekávaný geologický profil: 0-2 m hlína písčitojílovitá kvartér 2-37 m tufy jílovitě rozložené s vložkami uhlí neogén 37-40 m kaolín karbon Minimální průměr vrtu: do konečné hloubky - 220 mm. Způsob vrtání: jádrové rotační průměrem 137 mm (průměr jádra 120 mm, minimální výnos jádra 95%), přibírka na konečný profil. Zajištění vrtného jádra: Dtto jako u vrtu NA 10. Výstroj: Silnostěnné pažnice PE φ 140 mm, obsyp filtrového úseku umístěného dle vyhodnocení karotážních měření praným kačírkem FP 2, propažení a zajílování kvartérních sedimentů a bezpečné odtěsnění ostatních úseků vrtu tamponáží bentonitem, montáž zhlaví a provedení betonové patky. 8
Vrt NA 13. Projektovaná hloubka vrtu je cca 40 m. Příp. změna konečné hloubky vrtu bude určena geologickým dozorem v průběhu vrtání. Očekávaný geologický profil: Dtto jako u vrtu NA 12. Minimální průměr vrtu: do konečné hloubky - 220 mm. Způsob vrtání: jádrové rotační průměrem 137 mm (průměr jádra 120 mm, minimální výnos jádra 95%), přibírka na konečný profil. Zajištění vrtného jádra: Dtto jako u vrtu NA 12 Výstroj: Dtto jako u vrtu NA 12 9
Vrt NA 14. Projektovaná hloubka vrtu je cca 75 m. Příp. změna konečné hloubky vrtu bude určena geologickým dozorem v průběhu vrtání. Očekávaný geologický profil: 0-2 m hlína písčitojílovitá kvartér 2-37 m tufy jílovitě rozložené s vložkami uhlí neogén 37-60 m kaolín karbon 60-75 m žula krušnohorská Minimální průměr vrtu: do konečné hloubky - 220 mm. Způsob vrtání: jádrové rotační průměrem 137 mm (průměr jádra 120 mm, minimální výnos jádra 95%), přibírka na konečný profil, alternativně bezjádrové na konečný profil. Výstroj: Silnostěnné pažnice PE φ 140 mm, obsyp filtrového úseku umístěného dle vyhodnocení karotážních měření praným kačírkem FP 2, propažení a zajílování kvartérních sedimentů a bezpečné odtěsnění ostatních úseků vrtu tamponáží bentonitem, montáž zhlaví a provedení betonové patky. 10
Vrt NA 15. Projektovaná hloubka vrtu je cca 40 m. Příp. změna konečné hloubky vrtu bude určena geologickým dozorem v průběhu vrtání. Očekávaný geologický profil: 0-2 m hlína písčitojílovitá kvartér 2-40 m tufy jílovitě rozložené s vložkami uhlí neogén Minimální průměr vrtu: do konečné hloubky - 220 mm. Způsob vrtání: jádrové rotační průměrem 137 mm (průměr jádra 120 mm, minimální výnos jádra 95%), přibírka na konečný profil. Zajištění vrtného jádra: Dtto jako u vrtu NA 11. Výstroj: Silnostěnné pažnice PE φ 140 mm, obsyp filtrového úseku umístěného dle vyhodnocení karotážních měření praným kačírkem FP 2, propažení a zajílování kvartérních sedimentů a bezpečné odtěsnění ostatních úseků vrtu tamponáží bentonitem, montáž zhlaví a provedení betonové patky. V průběhu vrtání a po dovrtání vrtů bude provedeno karotážní měření při němž bude aplikována metodika potřebná ke zjištění litologie, přítoků vody do vrtu, propustnosti a některých dalších vlastností horninového prostředí. Využity budou následující metody: - měření přirozené radioaktivity hornin (gama karotáž) - měření relativní hustoty hornin a identifikace litologie (gama-gama karotáž) - měření porozity horniny (ustálená rezistivimetrie, indukční karotáž) - měření teploty ve vrtu (termometrie) Příp. další doplňková měření budou navržena dle potřeby geologickým dozorem v průběhu vrtných prací. 11
4.2 Vybavení vrtů Časový průběh kolísání hladinových úrovní v pozorovacích vrtech bude registrován pomocí instalovaných záznamníků dat (DATA LOGGERY), které jsou založeny na snímání okamžitých hodnot hydrostatického tlaku ve vrtu tlakovým čidlem a jejich ukládání do vnitřní paměti přístroje. K měření fyzikálně chemických parametrů podzemní vody (ph, Eh, T, konduktivita) bude provedena úprava zhlaví vrtu pro osazení in situ sondy. 4.3 Vytyčení a zaměření vrtů Na lokalitě budou zarážkové body vrtů vytyčeny geodetickou službou. Po dokončení budou u nových vrtů budou polohopisně zaměřeny středy zhlaví výstroje (systém JTSK), technickou nivelací budou stanoveny nadmořské výšky (v systému B.p.v.) zhlaví vrtu, betonové patky a terénu. 5 Zajištění realizace technických a výzkumných prací 5.1 Vstupy na pozemky Vlastníky pozemků dotčených navrženými vrtnými pracemi jsou Sedlecký kaolin a.s., Pozemkový fond ČR a soukromé osoby. Pro zajištění možnosti realizace průzkumných geologických prací v zájmovém území budou proto mezi Ústavem jaderného výzkumu Řež a.s. a vlastníky uzavřeny dohody o pronájmu části pozemkových parcel za účelem provádění geologických výzkumných prací ve smyslu 4, 4a, 4b zák. č. 62/1988 Sb., v platném znění. 5.2 Přehled prací prováděných poddodavatelsky Projektované technické, měřické a navazující analytické a laboratorní práce budou z převážné části zajišťovány formou subdodávek. Realizaci vrtných prací zajistí v subdodávce firma GIS-GEOINDUSTRY s.r.o., závod Údolí, která splňuje podmínky zákona č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti ve znění pozdějších předpisů k provádění vrtných prací, tj. je držitelem potřebného oprávnění k hornické činnosti a k činnosti prováděné hornickým způsobem podle vyhlášky ČBÚ č. 15/1995 Sb. Požadované vytyčení a geodetické zaměření nových výzkumných vrtů provede geodetická a důlně měřická kancelář Ing. K. Turčin se sídlem v Karlových Varech. 12 Zpracování analýz odebraných vzorků hornin a podzemních vod bude z části zajišťovat centrální laboratoř ÚJV, pro některé další rozbory budou využity služby zkušební laboratoře Geologického ústavu AV ČR, České geologické služby, Ústavu anorganické chemie AV ČR, analytického centra ECOCHEM, Centra experimentální geotechniky ČVUT, Ústavu chemických procesů AV ČR a Přírodovědecké fakulty UK. S uvedenými organizacemi byly uzavřeny předběžné dohody o spolupráci.
5.3 Evidence geologických prací Před zahájením výzkumných činností na lokalitě Ruprechtov byla Geofondu ČR podána žádost o registraci projektovaných geologických prací dle vyhlášky č. 8/1989 Sb., o registraci geologických prací, ve znění vyhlášky č. 363/1992 Sb. Geofond zaregistroval navržené geologické práce ke dni 13.7.1999 pod č. 159/99. Pro vrtnou kampaň 2003 bude registrace rozšířena o nově navržené vrty. 6 Literatura 1. Havlová V.: Zdůvodnění navrhovaných technických a výzkumných prací v lokalitě Ruprechtov. ÚJV Řež, 1999. 2. Hercík M.: Prováděcí projekt technických a výzkumných prací v lokalitě Ruprechtov. ÚJV Řež, 1999. 3. Hercík M.: Přírodní analog. Aktualizace projektu prací. ÚJV Řež, 2001. Přílohová část Obsah: Příloha 1 Příloha 2 Příloha 3 Přehledná situace zájmového území Situace nových výzkumných vrtů Rozpočet prací rozdílový 13
Příloha 1 Přehledná situace zájmového území
Příloha 2 Situace nových výzkumných vrtů 15
Příloha 3 Rozpočet prací rozdílový Rozpočet prací - rozdílový Přírodní analog Ruprechtov Rozpis výkonů Měr. jednotka Počet jednotek Cena/jed. Celkem Kč Technické práce Vrtné práce (vrty NA 12 - NA 15) vrtání, pažení m 200 2 650.- 530 000.- odběry vzorků, osazení filtrů a zhlaví vrt 4 44 000.- 176 000.- Karotáž vrtů NA 12, NA 13, NA 14, NA 15 m 200 800.- 160 000.- Karotáž vrtů RP 1, RP 2, RP 3, RP 5 m 40 800.- 32 000.- Úprava zhlaví vrtu pro osazení in situ sondy vrt 1 23 500.- 23 500.- Hydrogeologické testy vrt 4 18 500.- 74 000.- Osazení a montáž dataloggerů vrt 4 41 000.- 164 000.- Měřické práce vrt 4 1 000.- 4 000.- Součet 1 163 500.- Výkony geologické služby Projektování hod 80 650.- 52 000.- RP vrty - odběry vrtných jader hod 150 650.- 97 500.- Měření in situ hod 120 650.- 78 000.- Geologický dozor hod 200 650.- 130 000.- Odběry vzorků podzemní vody hod 60 650.- 39 000.- Režimní měření hod 90 650.- 58 500.- Závěrečné zpracování hod 50 650.- 32 500.- Součet 750 487 500.- Vzorkování a laboratorní výkony (navíc) gamaspektrometrie vrtných jader m 200 330.- 66 000.- Analýzy granitu a vulkanogenních sedimentů, vzorek 12 20 000.- 240 000.- vč. stanovení Izotopů Analýzy podzemní vody z vrtů vzorek 12 7 000.- 84 000.- Součet 390 000.- Ostatní náklady pronájem pozemku pronájem 1 6 000.- 6 000.- Celkem (bez DPH) 2 047 000.- Předpokládaná úhrada GRS 866 000.- Rozdíl 1 181 000.- DPH (5%) 59 050.- Náklady včetně DPH 1 240 050.- 16
Správa úložišť radioaktivních odpadů Dlážděná 6, 110 00 Praha 1 Tel. 221 421 511 E-mail: info@rawra.cz www.surao.cz