粘土岩型高放废物处置库选址—内蒙塔木素预选区区域地质条件研究

发布时间：2020-06-22 22:28

【摘要】：近年来,国家致力于核电能源的开发,但核电站在运行过程中不可避免会产生一系列高放射性核废物,若处置不当则将造成环境污染,甚至威胁公民健康。为解决上述问题,我国开展粘土岩高放处置库选址工作。通过对南八仙、陇东、塔木素、苏宏图预选区基本特征对比评价,并结合专家论证,结果表明塔木素和苏宏图两个预选区为最有利的预选区。本文以塔木素预选区区域地质条件为研究对象,结合资料整理、野外地质调查、粘土岩薄片鉴定、Mapgis制图、物探解译等方法手段,重点研究了塔木素预选区地层、区域断裂构造及岩浆岩等条件,同时对预选区水文地质、自然地理等条件进行搜集整合,最后参照粘土岩处置库选址技术准则(草案)进行评价,研究表明:(1)塔木素预选区区域构造环境稳定。巴音戈壁盆地位于天山地槽褶皱系与华北地台的过渡部位,内部分为五个相对独立的坳陷。盆地地层由前白垩纪地层(基底)和早白垩世至第四纪地层(盖层)组成。盆地内断裂构造主要分布于各坳陷边缘与隆起带附近,控制了盆地的沉积格局。盆地岩浆岩从加里东期至燕山期均有活动,广泛分布于盆地中各坳陷的基底及周边,由于坳陷内盖层沉积厚度大,岩浆岩仅零星可见。(2)预选区粘土岩地质条件良好。预选区内巴音戈壁组上段粘土岩分布范围广泛,呈北东-南西向展布,地层厚度分布具有南北分带、东西分区的特点:南、北两侧厚度较小,向中部过渡粘土岩厚度逐渐增大;由西向东厚度逐渐增大,最厚为0~320m,地层埋深总体大于400m,预选区西部埋深较浅,东部埋深大。粘土岩产状平缓,延伸范围大。预选区内断裂构造发育程度一般,岩浆岩零星分布。(3)预选区内地表水系不发育。区内地下水根据区域地层岩性组合及其赋存特征划分为基岩裂隙水、松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水。基岩裂隙水主要分布于预选区北缘,补给主要来自大气降水,径流条件差,通过沟谷排泄,为盆地内承压水提供补给。松散岩类孔隙水主要赋存于第四系风成砂、松散砂砾中,补给主要来自大气降水及基岩裂隙水,向低洼处汇集。碎屑岩类裂隙孔隙水为区内主要地下水,以大气降水及前两类地下水为补给,径流途径长,部分进入深地下水循环,一部分沿构造排泄到地表。(4)预选区粘土岩主要由高岭石、伊利石、方沸石、白云石、长石、黄铁矿及碎屑矿物组成。其中高岭石、伊利石、方沸石等矿物通过对放射性核素进行物理、化学吸附,能够有效减缓核素的迁移。(5)预选区地形稳定,交通便利,利于高放废物输送。预选区干旱少雨,水系、植被不发育,无洪涝隐患。预选区人口密度极小,无重要城镇,景区等,经济落后,处置库选址及建设对当地社会经济发展无重大影响。(6)初步评价结果表明:塔木素预选区区域地质条件较为理想,各方面条件均基本符合我国粘土岩处置库选址技术准则(草案)。
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL942.1
【图文】：

模式图,高放废物,地质处置,模式图

目前世界上一致认同通过建造地质处置库对核废物进行封存。地质处置库采取多屏障设计（图1.1），由工程屏障和天然屏障组成（梁健，2009；徐国庆，2010）。工程屏障由固化体外包装和缓冲（回填）材料构成，天然屏障指工程屏障周围的天然地质体，即围岩（host rock）（Witherspoon PA，1996；王驹等，2006）。围岩可以保护工程屏障不受风化作用等破坏，同时也能有效阻止放射性核素的迁移、泄漏，因此，围岩的选择至关重要。我国开展高放废物处置库选址晚于法国，瑞士等国家，经过调查首先选定我国甘肃北山华力西期花岗岩作为处置库围岩开展研究。《高放废物地质处置研究开发规划指南》提出在对花岗岩进行研究的同时，也应展开粘土岩场址的筛选工作，以便做出最为科学合理的决策（郑华玲等，2007；刘晓东等，2010）。本文依托《高放废物地质处置库西北地区粘土岩地段筛选与评价研究》项目

地质剖面图,粘土岩,灰岩,泥质岩石

图 1.2 Haute-Marne 东部北西-南东向地质剖面图（徐国庆，2013）Fig.1.2 NW-SE geological section in the east of Haute-Marne1-白垩系；2-灰岩；3-泥灰岩；4-灰岩；5-Callovo-Oxfordian 泥岩；6-灰岩；7-泥质岩石；8-砂岩；9-泥质岩石；10-灰岩；11-三叠系基底法国 Haute-Marne 预选区粘土岩岩层位于巴黎盆地，岩相完整，其方解石含量30%，粘土矿物含量约 45%，石英含量约 25%。岩层分布范围广泛，连续性好，最大埋深约 450m，厚约 130m。经大量岩石力学实验得出预选区 Callovo-Oxfordian 粘土岩抗压强度大约 20~25MPa，岩石变形率低至 10-6h-1，说明该粘土岩机械性能很好。水文地质测试数据表明该地层含水量小，岩石渗透性为 10-13~10-11，相当于一个隔水层，这能够有效阻止核素外渗（Raynal M，1999；ANDRA，2005；徐国庆，2013）。法国政府计划于2018年在Haute-Marne预选区开启高放废物处置库的建设工作，处置库规划图见图 1.3，规划用地 300 公顷，可处置近 2700m3高放射性核废物和大概40000m3的中放射性废物（徐国庆，2013）。

【参考文献】