РБ-011-2000

РУКОВОДСТВА ПО БЕЗОПАСНОСТИ

ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ХРАНИЛИЩ
РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

     

Дата введения 2001-03-01

УТВЕРЖДЕНО постановлением Госатомнадзора России от 29 декабря 2000 г. N 19

Настоящее руководство по безопасности содержит рекомендации Госатомнадзора России по методологии проведения оценки безопасности приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов, а именно; по определению сценариев их эволюции, разработке и использованию концептуальных и математических моделей приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов и проведению анализа результатов математического моделирования.

Выпускается впервые.

Настоящее руководство разработано Научно-техническим центром по ядерной и радиационной безопасности Госатомнадзора России при участии Калиберды И.В., Кудрявцевой А.В., Неретина В.А., Строганова А.А., Шарафутдинова Р.Б.

В процессе разработки рассмотрены и учтены замечания: Управления по надзору за ядерной и радиационной безопасностью предприятий топливного цикла и Управления по надзору за радиационной безопасностью в народном хозяйстве Госатомнадзора России, Центрального, Северо-Европейского, Уральского, Сибирского, Волжского межрегиональных территориальных округов Госатомнадзора России, Всероссийского научно-исследовательского института неорганических материалов им. А.А.Бочвара, Горно-химического комбината, ПО "Маяк", Машиностроительного завода, ГНЦ "Институт биофизики", МосНПО "Радон".

Термины и определения

1. Барьер безопасности - несущий и (или) вмещающий хранилище радиоактивных отходов (РАО) грунт или элемент инженерного сооружения, препятствующий рассеиванию радионуклидов.

2. Барьер безопасности естественный - несущий и (или) вмещающий хранилище РАО грунт.

3. Барьер безопасности инженерный - элемент строительных конструкций хранилища РАО, контейнер, буферный материал, матричный материал, запечатывающий элемент.

4. Буферный материал - вещества, помещаемые в хранилище вокруг упаковок РАО и служащие дополнительным барьером безопасности.

5. Запечатывающие (хранилище РАО) элементы - элементы конструкции хранилища РАО, заполняющие при выводе его из эксплуатации инженерные и транспортные коммуникации, использованные при эксплуатации хранилища для транспортирования и размещения РАО.

6. Жизненный цикл хранилища РАО - совокупность этапов функционирования хранилища РАО как объекта, обеспечивающего изоляцию РАО от человека и окружающей среды: размещение, сооружение, эксплуатация, вывод из эксплуатации и последующее за этим функционирование хранилища РАО.

7. Приповерхностное захоронение РАО - захоронение РАО в хранилище на поверхности земли или на глубине нескольких десятков метров.

8. Сценарий эволюции хранилища РАО - одна из возможных в течение жизненного цикла хранилища РАО последовательностей логически связанных между собой событий, явлений и факторов природного и техногенного происхождения и физико-химических процессов, определяющих эволюцию хранилища РАО, характеристики миграции радионуклидов из него в окружающую среду, уровни облучения человека.

9. Эволюция хранилища РАО - логически обусловленная и упорядоченная во времени последовательность взаимосвязанных состояний хранилища, принимаемых им в течение его жизненного цикла в результате:

- внешних воздействий природного и техногенного происхождения, включая инициирующие развитие аварий в хранилище;

- действий персонала, обслуживающего хранилище, включая ошибки персонала;

- физико-химических процессов, протекающих в хранилище.

1. Назначение и область применения

1.1. Руководство по безопасности "Оценка безопасности приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов" (далее - Руководство) конкретизирует основные положения ст.48 Федерального закона "Об использовании атомной энергии" применительно к оценке безопасности приповерхностных хранилищ РАО, предназначенных для захоронения твердых и (или) отвержденных РАО (далее - хранилища РАО).

1.2. Настоящее Руководство содержит рекомендации Госатомнадзора России по методологии проведения оценки безопасности хранилищ РАО, а именно: по определению сценариев их эволюции, разработке концептуальных моделей хранилищ РАО, соответствующих этим сценариям (далее - концептуальные модели), разработке математических моделей хранилищ РАО, реализующих концептуальные (далее - математические модели), использованию математических моделей для количественной оценки безопасности хранилищ РАО, проведению анализа результатов математического моделирования.

1.3. Настоящее Руководство не содержит рекомендаций по проведению оценок надежности конструкций и сооружений хранилищ РАО.

1.4. Настоящее Руководство предназначено для проведения оценки безопасности хранилищ РАО при их проектировании, сооружении, эксплуатации и выводе из эксплуатации.

1.5. Настоящее Руководство распространяется на проектируемые, сооружаемые, эксплуатируемые и выводимые из эксплуатации хранилища РАО.

1.6. В случае, когда используется иная методология проведения оценки безопасности хранилищ РАО по сравнению с определенной настоящим Руководством, ее использование должно быть обосновано.

2. Основные положения

2.1. Оценка безопасности хранилищ РАО должна быть выполнена для всего периода потенциальной опасности РАО для человека и окружающей среды, так как при захоронении РАО должны быть обеспечены надежная изоляция РАО от окружающей среды и защита настоящего и будущих поколений и биологических ресурсов от радиационного воздействия сверх установленных нормами и правилами в области использования атомной энергии пределов. Поэтому оценка безопасности хранилищ РАО в отличие от иных радиационно опасных объектов проводится не только для периодов времени их эксплуатации и вывода из эксплуатации, но и для периода времени после вывода из эксплуатации хранилищ РАО.

2.2. Следует учитывать, что при обеспечении безопасности (изоляции РАО от человека и окружающей среды) при захоронении РАО существенная роль должна быть отведена естественным барьерам безопасности.

3. Этапы оценки безопасности хранилища РАО

3.1. Разбиение хранилища РАО на подсистемы

Оценку безопасности хранилища РАО рекомендуется начать с определения основных исходных данных, необходимых для ее проведения. Для этого следует сгруппировать все исходные данные в отдельные блоки, каждый из которых относится к одной из подсистем, на которые может быть разбито хранилище РАО.

Предлагается рассматривать хранилище РАО как совокупность следующих подсистем:

- Область хранилища РАО, являющаяся источником радионуклидов (далее - область источника радионуклидов) - упаковка РАО, включающая матрицу отходов, контейнер и другие элементы упаковки (если имеются).

- Здания, сооружения, системы и элементы хранилища РАО (далее - инженерная часть хранилища РАО) - инженерные барьеры безопасности хранилища РАО, включающие строительные конструкции хранилища РАО, буферные материалы и запечатывающие элементы, а для приповерхностных хранилищ РАО, сооружаемых открытым способом, - также покрывающий и подстилающий слои материалов.

- Ближняя зона хранилища РАО - контактирующая с сооружениями хранилища РАО часть вмещающих и (или) несущих грунтов, процессы в которой могут быть взаимосвязаны с процессами, протекающими в инженерной части хранилища РАО.

- Дальняя зона хранилища РАО - часть вмещающих и (или) несущих грунтов, контактирующая с ближней зоной хранилища РАО и с биосферой, состояние и характеристики которой влияют на миграцию радиоактивных веществ от границы ближней зоны хранилища РАО к границе биосферы и изменение состояния которой в связи с любыми возможными процессами и событиями как природного, так и техногенного происхождения может привести к изменению этих характеристик.

- Окружающая среда (биосфера) - в контексте настоящего Руководства совокупность всех элементов непосредственного окружения популяции человека, живущей в зоне, в которой она может подвергнуться радиационному воздействию хранилища РАО (далее - зона влияния хранилища РАО), и сама популяция.

Примечания.

1. В совокупность всех элементов рассматриваемой при оценке безопасности приповерхностного хранилища РАО окружающей среды (биосферы) должны быть включены все природные среды, загрязнение которых радионуклидами из хранилища РАО может влиять на радиационную безопасность популяции человека, живущей в зоне влияния хранилища РАО: нижний приповерхностный слой атмосферы, почва, приповерхностные подземные воды, поверхностные водоемы, включая донные отложения относительно мелких водоемов и исключая донные отложения крупных водоемов, а также биота - существующие во всех элементах биосферы сообщества живых организмов.

2. Для хранилищ РАО рассмотрение окружающей среды допускается ограничить оценкой или расчетом концентраций радионуклидов в воде и грунте в местах их возможного использования человеком.

3. Принятые при оценке безопасности хранилища РАО пространственные границы дальней зоны хранилища РАО должны быть такими, чтобы за их пределами при любых сценариях возможного нормального облучения популяции человека концентрации радионуклидов в элементах окружающей среды не могли бы превысить значения, при которых эффективные дозы облучения критической группы лиц из населения могут быть выше 10 мкЗв/год     

3.2. Определение исходных данных для оценки безопасности хранилища РАО

Рекомендуется рассмотрение следующих исходных данных:

исходные данные, характеризующие область источника радионуклидов:

- тип РАО;

- физико-химические характеристики РАО (содержание свободной воды, выщелачиваемость, стабильность, газовыделение, горючесть, термическая стойкость, содержание биологически активных, гниющих, разлагающихся, ядовитых и взрывоопасных веществ и др.);

- радиационные характеристики РАО (в том числе данные о полной активности, удельной активности и радионуклидном составе);

- материал и конструкция контейнеров;

исходные данные, характеризующие инженерную часть хранилища РАО:

- структура системы барьеров безопасности;

- геометрические характеристики барьеров безопасности;

- используемые материалы;

- защитные, прочностные и другие характеристики барьеров безопасности, в том числе относящиеся к их долговременной стабильности в данной геохимической обстановке, определяемой ближней зоной хранилища;

исходные данные, характеризующие ближнюю зону хранилища РАО:

- минералогический и гранулометрический состав вмещающих и (или) несущих грунтов;

- структура вмещающих и (или) несущих грунтов;

- физико-химические свойства вмещающих и (или) несущих грунтов: плотность, прочность, пористость, коэффициент фильтрации, коэффициенты диффузии различных радионуклидов, коэффициенты межфазного распределения или эквивалентные им при данной пористости коэффициенты задерживания различных радионуклидов и т.д.;

- данные, характеризующие долговременную стабильность вмещающих и (или) несущих грунтов как барьеров безопасности по отношению к изменениям геохимической обстановки, возможным под влиянием инженерной части хранилища РАО;

исходные данные, характеризующие дальнюю зону хранилища РАО:

- те же, что и для ближней зоны (за исключением данных, характеризующих долговременную стабильность грунтов как барьеров безопасности по отношению к изменениям геохимической обстановки, возможным под влиянием инженерной части хранилища РАО);

- геолого-тектонические, гидрогеологические, сейсмические и инженерно-геологические условия;

- исходные данные, характеризующие окружающую среду (включая популяцию человека):

- топографические условия;

- демографические условия;

- гидрометеорологические условия (климатические, метеорологические, гидрологические);

- аспекты, связанные с деятельностью и спецификой поведения человека;

- характеристики биоты.

3.3. Определение сценариев эволюции хранилища РАО

3.3.1. Количество сценариев возможной эволюции хранилища РАО бесконечно, и проанализировать каждый из них невозможно. Для проведения оценки безопасности хранилища РАО рекомендуется определить конечный набор таких сценариев, которые в совокупности позволили бы учесть основные особенности возможной эволюции хранилища РАО, определяющие его радиационное воздействие на человека и окружающую среду.

3.3.2. Рекомендуется следующая схема определения такого набора сценариев.

3.3.2.1. Необходимо выбрать несколько сценариев эволюции хранилища РАО, принципиально отличных друг от друга по учитываемым в них событиям, явлениям и факторам природного и техногенного происхождения и физико-химическим процессам и по уровням возможного радиационного воздействия на человека и окружающую среду (базовых сценариев).

3.3.2.2. В качестве каждого базового сценария из множества сценариев возможной эволюции хранилища РАО, близких к друг другу по учитываемым в них событиям, явлениям, процессам и факторам (отличающихся лишь малозначимыми деталями), следует выбрать такой, который характеризуется наибольшим уровнем возможного радиационного воздействия на человека и окружающую среду. Затем следует принять вероятность реализации данного базового сценария, равной сумме вероятностей реализации всех близких сценариев (включая базовый), после чего исключить все близкие сценарии, кроме базового, из дальнейшего рассмотрения. Такое упрощающее допущение эквивалентно принятию всех близких сценариев идентичными базовому сценарию по уровню воздействия хранилища РАО на человека и окружающую среду и является консервативным.

3.3.2.3. После определения значений вероятностей реализации всех выбранных базовых сценариев следует проверить, равняется ли единице сумма полученных значений вероятностей этих сценариев для каждого момента времени жизненного цикла хранилища РАО.

3.3.2.3.1. Если эта сумма меньше единицы, это значит, что не был учтен ряд возможных сценариев эволюции хранилища РАО. Если эти неучтенные сценарии близки по учитываемым в них событиям, явлениям, процессам и факторам хотя бы к одному из выбранных базовых сценариев, следует скорректировать значение вероятности его реализации, повторив процедуру разработки набора сценариев, начиная с пп.3.3.2.2. Если же эти неучтенные сценарии существенно отличаются от каждого из выбранных базовых сценариев, следует расширить набор базовых сценариев, повторив процедуру разработки набора сценариев, начиная с пп.3.3.2.1.

3.3.2.3.2. Если полученная сумма значений вероятностей реализации всех выбранных базовых сценариев больше единицы, это значит, что допущена ошибка при определении вероятностей реализации базовых сценариев (т.е. некоторое количество сценариев было учтено неоднократно).

3.3.2.3.3. Если эта сумма равна единице, значит, определенный таким образом набор базовых сценариев можно считать полным. Он позволяет учесть основные особенности возможной эволюции хранилища РАО как при нормальном (наиболее вероятном) протекании природных процессов, так и при различных внешних воздействиях, реализующихся с вероятностью, существенно меньшей единицы, включая воздействия максимальной возможной интенсивности, существенно изменяющие ход эволюции хранилища РАО и приводящие к значительному радиационному воздействию хранилища РАО на человека и окружающую среду.

3.3.2.4. Сценарием нормальной эволюции хранилища РАО принято называть базовый сценарий эволюции хранилища РАО, описывающий нормальное (наиболее вероятное) протекание природных процессов. Значение вероятности его реализации должно быть близко к единице.