Podzemní výzkumné pracoviště Bukov

Vhodné místo pro trvalé úložiště použitého jaderného paliva hledáme v České republice již několik let (o geologickém průzkumu jsme už v Třípólu psali, viz http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/456-prvni-etapa-geologickeho-pruzkumu-pro-uloziste-jadernych-odpadu). Důležitá je jak kvalita místa budoucího úložiště, tak i způsob jeho výstavby. K ověření metod výstavby hlubinného úložiště proto Správa úložišť radioaktivních odpadů buduje 550 m pod zemí unikátní dílo, které poskytne klíčová data získaná z předpokládané hloubky úložiště, umožní otestovat technologii výstavby a konstrukce prvků úložného systému, stejně jako studovat chování horninového masívu dlouhodobě ovlivňovaného zvýšenou teplotou.

Podzemní výzkumné pracoviště Bukov leží 550 m hluboko v těsné blízkosti jámy Bukov v jižní části uranového dolu Rožná na Moravě. I další státy, dříve než přistoupí k výstavbě vlastního úložiště, staví a využívají podzemní výzkumné laboratoře (například v Japonsku Horonobe a Mizunami, ve Švýcarsku Grimsel a Mont Terri nebo ve Švédsku Aspö). Nejenže se přitom získá mnoho užitečných geologických a technických dat a poznatků, ale práce v podzemní laboratoři umožní také výchovu vysoce kvalifikovaných expertů. (Reportáž z belgického střediska v Mol jsme uvedli zde: http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/528-na-navsteve-u-hadese)

Vlastní laboratoř v domácích podmínkách

Správa úložišť radioaktivních odpadů se v zahraničních laboratořích účastní několika mezinárodních projektů. Vlastní podzemní pracoviště Bukov však umožní provádět základní výzkum v podmínkách, které jsou blízké podmínkám v místech potenciálních lokalit pro vybudování úložiště. Budou se zde testovat jak charakteristiky horninového prostředí a jejich dlouhodobý vývoj, tak uvažované materiály a jejich změny nebo technologie ukládání.

Během výstavby laboratoře proběhl vědecký projekt charakterizace, zaměřený na získávání dat o chování horninového prostředí v průběhu výstavby díla. Jeho výsledkem je podrobný a přesný popis geologické stavby, hydrogeologických, geotechnických nebo transportních vlastností horninového prostředí. To vše je důležité pro naplánování vlastních experimentálních prací.

Stavba

Prostředí podzemní laboratoře plně odpovídá ukládacímu horizontu hlubinného úložiště. Výstavba byla zahájena v roce 2013 ražbou přístupového překopu. Poté se vrtaly průzkumné vrty v podzemí, pro určení horninového bloku s nejlepšími parametry pro umístění vlastních experimentálních prostor a rozrážek. Výstavba laboratoře trvala do léta roku 2016. V současné době probíhá vybavování podzemních prostor a spouštění experimentálního programu. Během výstavby byla také úspěšně aplikována technologie tzv. hladkého výlomu, unikátní metody rozpojování horniny, která výrazně omezuje vliv trhacích prací na narušení okolní horniny. Předpokládá se totiž, že stejná technologie se použije i při výstavbě hlubinného úložiště.

Výzkumný program

V následujících deseti letech proběhne na pracovišti sedm okruhů výzkumných činností: rozvíjení metodik dlouhodobého monitoringu horninového prostředí, testování migrace vybraných stopovacích nuklidů v hornině a v puklinové síti, testování chování inženýrských bariér (bentonitu), testování materiálů ukládacích obalových souborů a i ukládacích konceptů, studium vlivu trhacích prací na změnu vlastností horninového masivu nebo demonstrační experimenty. Předpokládá se, že se do výzkumných prací zapojí velké množství nejen českých, ale i zahraničních vědecko-výzkumných organizací. Studium horninového masívu v hloubkách 550 m pod zemským povrchem nám odhalí vše, co bude v programu přípravy hlubinného úložiště třeba.

Testování metody hladkého výlomu

Speciální razicí technologie dovoluje maximálně šetrnou ražbu. Díky hladkému výlomu lze vybudovat v podzemí prostory s minimálním narušením okolního prostředí. Pro budoucí úložiště se totiž hledá maximálně stabilní horninové prostředí s minimem puklin a jiného křehkého porušení Proto je důležité, aby takové poruchy nevznikly ani v průběhu výstavby. Metoda hladkého výlomu umožňuje budovat chodby podzemního díla s minimalizací tzv. nadvýlomů (nežádoucího rozvolnění horniny okolo raženého důlního díla) a jejím výsledkem je relativně přesný tvar chodby se sníženými nároky na použití výztuže.

Princip metody hladkého výlomu

Po obvodu raženého díla (v obrysových vrtech) se umístí odlehčené nálože, které se od okolního horninového masívu odstíní. Tím se minimalizuje působení exploze výbušniny směrem do horninového masívu a omezí se přenos seizmických vln, které by masív narušily vznikem a rozvojem křehkých puklin. Protože se při ražení používá časování jednotlivých náloží, odpalují se obrysové vrty až jako poslední.

Trocha a statistiky

Na jeden odpal bylo nejprve třeba vyvrtat 60 nebo dokonce 78 vrtů (podle velikosti raženého profilu), do nich bylo umístěno 26 kg až 34 kg trhaviny. Trhaviny se do vrtů umísťují v přesných váhových dávkách a zapalují v až 10 časových stupních s časováním od 0 do 2 500 milisekund. Tímto postupem bylo možné vyrazit denně zhruba dva metry chodby.

To nejdůležitější nakonec

Trhací práce byly z hlediska ovlivnění okolní horniny velmi šetrné. Zatímco při konvenčním postupu ražby je okolní hornina prokazatelně ovlivněna až do hloubky dvou metrů, u hladkého výlomu v Bukově to bylo maximálně 20 až 35 centimetrů. Jinými slovy: hladký výlom je nejméně sedmkrát šetrnější.

V České republice bylo použití metody hladkého výlomu při stavbě pracoviště Bukov (v prostředí dolu) unikátní. Pro budoucí stavbu hlubinného úložiště tak již samotná příprava vědecké laboratoře přináší řadu důležitých poznatků.

Podle materiálů SÚRAO