Dotychczasowe badania w Polsce

W Polsce realizowano już program badań dla potrzeb głębokiego składowiska. Rozpoczęto go w związku z budową elektrowni jądrowej Żarnowiec w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku, ale zakończono go wraz z zaprzestaniem budowy elektrowni roku 1990.

Ustanowiono wtedy Centralny Program Badawczo Rozwojowy CPRB nr 5.1.0 Cel nr 47 "Podziemne składowisko odpadów promieniotwórczych". W jego ramach wykonano opracowania:

1. Inwentaryzacja złóż soli formacji cechsztyńskiej mioceńskiej w wysadach solnych i w złożach pokładowych pod kątem ich przydatności dla składowania odpadów promieniotwórczych. Państwowy Instytut Geologiczny (PIG) 1988.
2. Kryteria przyrodnicze, technologiczne i ekonomiczno-społeczne wyboru lokalizacji podziemnego składowiska otworowo-ługowniczego w złożach soli kamiennej. - Chemkop, 1988.
3. Koncepcja podziemnego składowiska odpadów promieniotwórczych w wysadach solnych. Akademia Górniczo Hutnicza (AGH), 1988.
4. Studium struktur tektonicznych przy pomocy technik teledetekcyjnych i geofizycznych w rejonie wstępnie projektowanego podziemnego składowiska na odpady promieniotwórcze w pokładowym złożu soli kamiennej Mechelinki, woj. gdańskie. PIG, 1988.
5. Wstępne rozpoznanie stanu zaludnienia i zagospodarowania przestrzennego rejonu Mechelinki. Uniwersytet Adama Mickiewicza, Poznań 1988.
6. Studium wyboru lokalizacji i zakresu badań dla zaprojektowania budowy składowiska odpadów promieniotwórczych. Synteza studium. PIG, 1988.
7. Studium struktur tektonicznych przy pomocy technik teledetekcyjnych i geofizycznych w rejonie wstępnie projektowanych lokalizacji podziemnego składowiska w pokładowych złożach soli kamiennej. PIG, 1989.
8. Analiza materiałów geologicznych, geofizycznych, laboratoryjnych oraz analizy geochemiczne prób z wierceń archiwalnych na wysadzie Łanięta. AGH, 1989.
9. Analiza materiałów geologicznych, geofizycznych, laboratoryjnych i analizy geochemiczne prób z wierceń archiwalnych wykonanych na wysadzie Damasławek oraz opracowanie projektu głębokiego wiercenia do 1000 m. PIG, 1989.
10. Analiza i zestawienie wyników badań z uwzględnieniem obowiązujących kryteriów wyboru lokalizacji. PIG, 1989.
11. Informacja o pracach w zakresie wyboru obszarów i środowisk dla składowania odpadów promieniotwórczych w Polsce. PIG, 1989.
12. Studium struktur tektonicznych w otoczeniu wysadu solnego Damasławek przy pomocy technik teledetekcyjnych i geofizycznych. PIG, 1990.

W 1997 roku Polska podpisała Wspólną Konwencję bezpieczeństwa w postępowaniu z wypalonym paliwem jądrowym i bezpieczeństwa w postępowaniu z odpadami promieniotwórczymi, która zobowiązuje do stosowania fundamentalnych zasad bezpieczeństwa wynikających z dokumentów opracowanych przez Międzynarodową Agencje Energii Atomowej (MAEA) w Wiedniu.

W latach 1997-1999 Rada Ministrów ustanowiła „Strategiczny Program Rządowy (SPR) „Gospodarka odpadami promieniotwórczymi i wypalonym paliwem jądrowym”. Organem nadzorującym realizację SPR był Prezes Państwowej Agencji Atomistyki (PAA). Założeniami programu było opracowanie nowelizacji przepisów, poszukiwanie potencjalnych lokalizacji składowisk oraz polityka informacyjna. SPR zawierał również zadanie ”Wytypowanie lokalizacji i opracowanie koncepcji składowiska odpadów promieniotwórczych w głębokich formacjach geologicznych”.

W ramach SPR wykonano miedzy innymi opracowania dotyczące głębokiego składowania:

1. Opracowanie i zbadanie nowych sztucznych barier ochronnych, zapobiegających migracji najbardziej toksycznych radionuklidów ze składowiska odpadów promieniotwórczych. ICHiTJ, 1999.
2. Poszukiwania i charakterystyka materiałów naturalnych do budowy zewnętrznych barier składowiska odpadów promieniotwórczych. PIG, 1999.
3. Uzupełniające rozpoznanie wysadu solnego Damasławek. AGH, 1998.
4. Analiza wyników prac laboratoriów światowych dla głębokiego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych pod kątem ich przydatności dla rozwiązań krajowych. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią (IGSMiE) PAN, 1998.
5. Analiza materiałów archiwalnych dotyczących struktur skalnych na Niżu Polskim pod kątem przydatności do lokalizacji głębokiego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych. IGSMiE PAN, 1998.
6. Rozpoznanie budowy wewnętrznej czapy gipsowo-anhydrytowej wysadu solnego "Damasławek" płytkimi badaniami sejsmicznymi. PIG, 1999.

7. Ocena możliwości głębokiego składowania odpadów promieniotwórczych w skałach ilastych monokliny przedsudeckiej w rejonie Jarocina – Pogorzeli. IGSMiE PAN, 1999.
8. Opracowanie modelu koncepcyjnego krajowego głębokiego składowiska odpadów promieniotwórczych w skałach: a) solnych b) ilastych. IGSMiE PAN 1999.
9. Opracowanie projektu koncepcyjnego Podziemnego Laboratorium Badawczego (PLB) w wysadzie solnym Kłodawa. IGSMiE PAN, 1999.

Jako wynik prac SPR określono, że proces wyboru lokalizacji jest długi i wieloetapowy oraz opiera się na selekcji poprzez eliminację dostępnych formacji geologicznych. Jako kryteria wyboru przyjęto założenia, że struktura geologiczna ma się charakteryzować:

• odpowiednimi rozmiarami,
• jednorodną i prosta budową,
• szczelnością zapewniającą niezawodnienie,
• wytrzymałością na odkształcenia,
• stabilnością w historii geologicznej,
• brakiem aktywności sejsmicznej.

W wyniku analizy wyeliminowano jako potencjalne lokalizacje istniejące kopalnie głębinowe ze względu na zagrożenie wodne, obniżoną stateczność górotworu, zeszczelinownie powstałe jako efekt uboczny eksploatacji, sąsiedztwo innych kopalń i aktywność sejsmiczną. Wstępnej analizie poddano 44 lokalizacji (17 skały metamorficzne i magmowe, 7- utwory ilaste, 20 sole).

Jako perspektywiczne wskazano:

• skały krystaliczne platformy wschodnioeuropejskiej NE Polski (uznano za rezerwowe ze względu na słabe rozpoznanie hydrogeologiczne),
• skały ilaste monokliny przedsudeckiej okolice Jarocina kompleks górnotriasowy, gdzie na podstawie badań geofizycznych wskazano optymalną lokalizacje,
• wysady solne (wybrane) Damasławek rozpoznawany szczegółowo i Kłodawa, Łanięta wyznaczone na podstawie analizy materiałów archiwalnych.

W wykonanym w 2011r. przez IGSMiE PAN opracowaniu „Przegląd, ocena i ustalenie możliwego zakresu wykorzystania opracowań (projektów, analiz, ekspertyz) w zakresie postępowania/gospodarowania odpadami promieniotwórczymi i wypalonym paliwem jądrowym” znalazła się:

1. Identyfikacja zakresu dotychczasowych opracowań wykonanych w Polsce.
2. Ocena wyników dotychczasowych opracowań wykonanych m.in. dla potrzeb projektowania i realizacji Elektrowni Jądrowej w Żarnowcu, z uwzględnieniem uwarunkowań okresu realizacji oraz wyników działań związanych z lokalizacją i projektowaniem składowiska odpadów promieniotwórczych: powierzchniowego i głębokiego.
3. Podsumowanie dotychczasowych analiz porównawczych kosztów, w zależności od rekomendowanego dla Polski rozwiązania dla cyklu paliwowego.
4. Podsumowanie dotychczasowych analiz porównawczych kosztów gospodarowania odpadami promieniotwórczymi i wypalonym paliwem w zależności od rekomendowanych dla Polski technologii reaktorowych.
5. Porównanie sposobów gospodarowania wypalonym paliwem jądrowym dla rekomendowanych dla Polski wariantów cyklu paliwowego – analizy: techniczno-technologiczne i kosztowe w celu stworzenia kryteriów ułatwiających przesądzenie o przyjęciu cyklu otwartego lub zamkniętego.
6. Wykonanie bilansu odpadów promieniotwórczych i wypalonego paliwa jądrowego dla poszczególnych faz cyklu paliwowego.

Główny nacisk tej analizy został skierowany na aspekty ilościowe i kosztowe gospodarki odpadami promieniotwórczymi, mniejszy zaś na względy technologiczne.

• „Spośród formacji skał ilastych występujących na terenie Polski za najbardziej perspektywiczny uznano kompleks górnotriasowych skał ilastych na monoklinie przedsudeckiej (okolice Jarocina i Pogorzeli), w którym warstwy gipsowe górne zalegają na głębokości od 500 do 1000 m p.p.t. Obszar perspektywiczny, z punktu widzenia lokalizacji SOP, o powierzchni około 20 krn2 znajduje się w odległości około 10 km na SW od Jarocina.
• W obrębie struktur solnych za najkorzystniejsze dla lokalizacji głębokiego SOP uznano wysady solne regionu środkowopolskiego: Damasławek, Łanięta oraz południową część Kłodawy.
• Za rezerwowe uznano lokalizacje w północno-wschodniej części Polski w obrębie masywów skał krystalicznych."

Lokalizacja wytypowanych struktur skalnych do budowy głębokich składowisk wypalonego paliwa i wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych. Wg IGSMiE PAN

W pracach wykonywanych przez IGSMiE PAN w Krakowie, koordynowanych przez J. Ślizowskiego, K. Ślizowskiego i L.Lankofa głównie koncentrowano się na soli jako potencjalnym miejscu składowania. W ramach tych prac wykonano badania laboratoryjne soli ilastych i iłowców solnych stanowiących główny komponent cechsztyńskich wysadów solnych okręgu środkowopolskiego. Badania te objęły:

1. Badania mineralogiczne i petrograficzne: chemiczne zubrów, badania mikroskopowe przy pomocy mikroskopu skaningowego, badania sposobu i tempa powstawania szczelin z wysychania, określenie utraty wilgoci przez zubry w trakcie ich wygrzewania.
2. Badania właściwości fizycznych: porowatości, gęstości, przepuszczalności, gazonośności.
3. Badania geomechaniczne: wytrzymałości, pełzania, relaksacji naprężeń.
4. Badania właściwości sorpcyjnych zubrów.

Na podstawie powyższych badań stwierdzono, że jedynie część tych soli (zubry brunatne) będzie można wykorzystać do składowania.

Wynikiem tych badań było stwierdzenie, że zaletą badanych skał były duże zdolności sorbowania radionuklidów.

W tym samym ośrodku prowadzono również prace nad analizą przydatności skał ilastych. Wskazano kompleks iłowo-mułowcowy kajpru na monoklinie przedsudeckiej i wyznaczono w nim dwie lokalizacje: Jarocin oraz obszar pomiędzy Kępnem a Wieruszowem. W obu rejonach stwierdzono występowanie jednorodnego kompleksu ilastego o miąższości ponad 200 m, zalegającego na głębokości 450-500 m ppt, przykrytego 300-metrową warstwą piaskowca.

W rejonie Jarocina-Pogorzeli IGSMiE PAN przeprowadził dalsze badania, obejmujące miedzy innymi:

• stworzenie bazy danych otworów geologicznych i hydrogeologicznych,
• wykonanie prac geofizycznych: w celu uściślenia lokalnej tektoniki i rozpoznania hydrologicznego,
• stworzenie modelu hydrogeologicznego,
• ocenę warunków środowiskowych w zakresie planu zagospodarowania przestrzennego i sytuacji społeczno – ekonomicznej,
• przygotowanie projektu szczegółowych badań geologicznych (w tym robót wiertniczych),
• przygotowanie wniosku o uzyskanie koncesji na przeprowadzenie szczegółowych badań geologicznych.

Pomimo tych badań sami autorzy przyznają, że aktualny stan rozpoznania w rejonie Jarocina-Pogorzeli z całą pewnością nie jest wystarczający do podjęcia decyzji o budowie podziemnego składowiska.

Natomiast dla wysadu solnego Damasławek wykonano uzupełniające badania laboratoryjne zachowanych próbek soli i przeprowadzono nowe badania geofizyczne (geoelektryczne, grawimetryczne i płytkie sondowania sejsmiczne). W centralnej części wysadu wydzielono dwa obszary perspektywiczne dla lokalizacji szybów i wyrobisk składowiska głębokiego.

Ze względu na różnice właściwości fizycznych i chemicznych wybranych do składowania masywów skalnych zostały sporządzone dwa modele koncepcyjne podziemnego składowiska odpadów promieniotwórczych w pokładzie skał ilastych i w wysadzie solnym. Modele uwzględniały zarówno możliwość składowania wypalonego paliwa jak i zeszkliwionych wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych.

Jako początki polskiego URL można traktować projekt laboratorium w kopalni soli kamiennej Kłodawa. Badania miały koncentrować się na procesach termo-hydro-mechanicznych, bez radiacyjnych i chemicznych. Jednak wobec sprzeciwów projekt nie został uruchomiony.

Tekst stanowi zmodyfikowany fragment opracowania dr. H. J. Jezierskiego Koncepcja budowy głębokiego geologicznego składowiska odpadów promieniotwórczych w Polsce, wykonanego na zlecenie Departamentu Energii Jądrowej Ministerstwa Gospodarki, które jest właścicielem praw autorskich do tego tekstu.