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物探与化探  2023, Vol. 47 Issue (6): 1479-1489    DOI: 10.11720/wtyht.2023.0455
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高放废物地质处置预选地段调查与适宜性研究
罗辉1,2(), 陈伟明1,2(), 周志超1,2, 刘健1,2, 李亚伟1,2, 田霄1,2, 云龙1,2
1.核工业北京地质研究院,北京 100029
2.中国国家原子能机构高放废物地质处置创新中心,北京 100029
Investigation and suitability study of pre-selected sites for geological disposal of high level radioactive waste
LUO Hui1,2(), CHENG Wei-Ming1,2(), ZHOU Zhi-Chao1,2, LIU Jian1,2, LI Ya-Wei1,2, TIAN Xiao1,2, YUN Long1,2
1. Beijing Research Institute of Uranium Geology,Beijing 100029, China
2. CAEA Innovation Center for Geological Disposal of High-level Radioactive Waste, Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China
全文: PDF(3694 KB)   HTML
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摘要 

本项研究从高放废物安全处置的需求出发,针对我国高放废物处置库首选预选区(北山预选区)内算井子预选地段,综合运用地质—地球物理—水文地质—地球化学等研究方法获得了地质、水文地质、未来自然变化、地球化学、建造与工程、环境保护和社会经济等方面的数据和资料,评价了预选地段岩体的安全性;从工程建造和工程安全等角度论证了预选岩体的可建造性;确认了预选岩体在运输条件、土地利用、社会经济与人文等方面的可接受性。在此基础上,建立了较为完善的处置库预选地段调查与适宜性综合分析方法,并通过地段适宜性综合分析和地段内场址圈定及其安全性综合对比,在算井子地段中筛选出1个花岗岩处置库候选场址。研究成果将直接服务于我国高放废物地质处置库场址筛选和场址特性评价,对保障我国核废物安全管理和核能可持续发展具有重要的现实意义。

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罗辉
陈伟明
周志超
刘健
李亚伟
田霄
云龙
关键词 高放废物地质处置预选地段候选场址调查评价    
Abstract

Based on the requirement of safe disposal of high-level radioactive waste, this study aims at the pre-selection area of the preferred pre-selection area of China's high-level radioactive waste disposal bank (Beishan pre-selection area). The data and materials of geology, hydrogeology, future natural change, geochemistry, construction and engineering, environmental protection and social economy were obtained by using the methods of geology, geophysics, hydrogeology and geochemistry. The constructability of preselected rock mass is demonstrated from the perspectives of engineering construction and engineering safety. The acceptability of the preselected rock mass in transport condition, land use, social economy and humanity was confirmed. On this basis, a relatively perfect site investigation and suitability comprehensive analysis method for the disposal warehouse is established, and a candidate site for the granite disposal warehouse is selected from the computational sub-section through the comprehensive analysis of site suitability and the comprehensive comparison of site identification and safety in the lot. The research results will directly serve the site screening and site characteristics evaluation of China's high-level radioactive waste geological disposal repository, and have important practical significance to ensure the safe management of nuclear waste and the sustainable development of nuclear energy in China.

Key wordsgeological disposal of high-level radioactive waste    pre-selected lots    candidate sites    investigate    evaluate
收稿日期: 2023-08-20      修回日期: 2023-10-15      出版日期: 2023-12-20
:  P587  
  P597.3  
基金资助:中国国家原子能机构高放废物地质处置创新中心基金项目(CXJJ2110-1)
通讯作者: 陈伟明(1968-),男,浙江新昌人,高级工程师(研究员级),博士,长期从事高放废物地质处置研究工作。Email:chenweiming@briug.cn
作者简介: 罗辉(1982-),男,湖北天门人,高级工程师,博士,主要从事环境工程、三维地质建模方面的研究工作。Email:luo1029hui@163.com
引用本文:   
罗辉, 陈伟明, 周志超, 刘健, 李亚伟, 田霄, 云龙. 高放废物地质处置预选地段调查与适宜性研究[J]. 物探与化探, 2023, 47(6): 1479-1489.
LUO Hui, CHENG Wei-Ming, ZHOU Zhi-Chao, LIU Jian, LI Ya-Wei, TIAN Xiao, YUN Long. Investigation and suitability study of pre-selected sites for geological disposal of high level radioactive waste. Geophysical and Geochemical Exploration, 2023, 47(6): 1479-1489.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2023.0455      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2023/V47/I6/1479
Fig.1  北山地区区域大地构造示意(a)及侵入岩分布(b)(据参考文献[14]修改)
1—中生代花岗岩;2—晚古生代花岗岩;3—早古生代花岗岩;4—前寒武纪花岗岩;5—克拉通;6—高压变质带;7—缝合带;8—蛇绿岩带(①红石山蛇绿岩带;②石板井—小黄山蛇绿岩带;③红柳河—牛圈子—洗肠井蛇绿岩带;④辉铜山—帐房山蛇绿岩带);9—断层或推测断层;10—第四系与露头界线;11—研究区位置
Fig.2  算井子地段花岗岩体地质简图
1—全新统冲积;2—白垩系下统赤金堡组;3—三道明水东中细粒花岗闪长岩单元;4—三道明水花岗闪长岩单元;5—三道明水北片麻状花岗闪长岩单元;6—石炭系下统白山组;7—志留系中统公婆泉群;8—青口白系圆藻山群大豁落山组;9—实测断层;10—推测断层;11—整合地质界线;12—角度不整合地质界线;13—钻孔及其编号;14—地球物理测线
Fig.3  算井子地段花岗岩体地下水水位等值线
Fig.4  算井子地段花岗岩体主要填隙物分布特征
Fig.5  算井子地段近区域地震构造
Fig.6  算井子花岗岩体地应力随深度的变化规律
属性 影响因素 指标 算井子地段
安全性 地质 岩体出露的面积 176 km2
地球物理探测的岩体深度 2000 m
钻孔验证的最深岩体深度(钻孔数量) 600 m(2口)
岩体内出露最大的岩块面积 50 km2
地球物理探测的岩体深部完整性
钻孔验证的岩体深部完整性 好(2口深度大于500 m的钻孔)
岩体内出露的岩性种类 1种(花岗闪长岩)
水文地质 岩体内地下水位埋深 8.20~61.24 m
岩体与最近排泄区的距离(名称,方位) 180 km(额济纳旗盆地,西)
岩体内地下水水力梯度 10‰
岩体内完整岩石渗透率 1×10-11~1×10-10 m/s
岩体内裂隙带渗透率 1×10-8~1×10-6 m/s
地球化学 岩体内地下水pH值 7.0~8.0
岩体内地下水Eh -232~60 mV
岩体内地下水温度 9~19 ℃
岩体内地下水TDS 0.7~12.0 g/L
岩体内地下水类型 Cl·SO4-Na和SO4·Cl-Na型
岩体内岩石类型 花岗闪长岩
岩体内裂隙充填物类型 方解石、黏土矿物、褐铁矿、绿帘石、石英等
未来自然变化 岩体与最近活动断裂的距离(断裂名称) 155 km(三危山断裂)
岩体所在地震构造区中最大弥散地震震级(地震构造区名称) 5.5级(北山地震构造区)
人类活动 岩体与最近地表水体的距离(名称) 140 km(疏勒河)
岩体内矿(点)数量(矿种) 0个
岩体外围5km内矿(点)数量 0个
可建造性 工程和建造 岩体地表地质灾害
可接受性 废物运输 岩体与最近铁路的距离(名称) 75 km(京新铁路)
岩体与最近公路的距离(名称) 45 km(京新高速)
岩体与大厂距离 145 km
岩体与大厂、铁路和公路之间沿途人口 极其稀少
岩体与大厂、铁路和公路之间沿途地势 平坦
环境保护 岩体与最近地表水体的距离(名称) 120 km(干海子)
岩体对国家级保护区的影响
土地利用 岩体土地类型 低产草地
岩体土地用途 放牧
岩体土地利用价值 极小
岩体土地所在辖区 内蒙古额济纳旗
社会经济和人文条件 岩体内常住人口数量 2人
岩体与最近城市的距离 145 km(玉门)
Table 1  算井子地段适宜性综合分析
Fig.7  算井子地段花岗岩三维空间展布
对比因素 对比指标 算井子Ⅰ号场址 算井子Ⅱ号场址
地质 场址地表面积 45 km2 25 km2
场址地表可扩展面积 23 km2 23 km2
场址内地球物理探测的岩体深度 2000 m 2000 m
场址内经钻孔验证的最深岩体深度(钻孔编号) 600 m(BS22) 600 m(BS23)
场址内已知断层数量(不包括边界断层) 0条 0条
场址内经钻孔验证的岩体深部完整性(孔深大于500m的钻孔数量) 好(1口) 好(1口)
场址内岩性种类 1种 1种
水文地质 岩体地下水位埋深 61.24 m 8.20 m
场址离最近排泄区的距离(排泄区名称) >180 km(额济纳旗盆地) >180 km(额济纳旗盆地)
场址所在岩体的地下水水力梯度 10‰ 10‰
场址所在岩体内完整岩石渗透率 1×10-11~1×10-10 m/s 1×10-11~1×10-10 m/s
场址所在岩体内节理带渗透率 1×10-8~1×10-6 m/s 1×10-8~1×10-6 m/s
地球化学 场址内地下水pH值 7.0~8.0 7.0~8.0
场址内地下水Eh -232~60 mV -232~60 mV
场址内地下水温度 9~19 ℃ 9~19 ℃
场址内地下水TDS 0.7~12.0 g/L 0.7~12.0 g/L
场址内地下水类型 Cl·SO4-Na和SO4·Cl-Na型 Cl·SO4-Na和SO4·Cl-Na型
场址内岩石类型 花岗闪长岩 花岗闪长岩
场址内裂隙充填物类型 方解石、黏土矿物、褐铁矿、
绿帘石、石英等
方解石、黏土矿物、褐铁矿、
绿帘石、石英等
未来
自然变化
场址与最近活动断裂的距离(断裂名称) 155 km(三危山断裂) 155 km(三危山断裂)
场址所在地震构造区中最大弥散地震震级(地震构造区名称) 5.5级(北山地震构造区) 5.5级(北山地震构造区)
人类活动 场址与最近地表水体的距离(水体名称) 120 km(干海子) 120 km(干海子)
场址与最近矿(点)的距离(名称) 20 km(小红山铁矿) 28 km(小红山铁矿)
Table 2  算井子地段内场址安全性综合对比
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