Вестник Кольского научного центра РАН. 2014, №1.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 624.030.7:551.34:51-37 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОБЪЕКТЕ ПОДЗЕМНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОЯТ БИЛИБИНСКОЙ АЭС В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ Н.Н. Мельников, П.В. Амосов, Н.В. Новожилова Горный институт КНЦ РАН Аннотация Обсуждаются результаты численного моделирования теплового состояния многолетнемерзлых горных пород на объекте подземной изоляции ОЯТ Билибинской АЭС. Представлены возможные схемы захоронения ОЯТ в чехлах по глубине вмещающего массива. Для трехъярусного размещения чехлов выполнен анализ теплового состояния вмещающих пород с учетом фазового перехода «вода-лед» в зависимости от времени выдержки ОЯТ. Ключевые слова: моделирование, захоронение ОЯТ, многолетнемерзлые горные породы, учет фазового Введение Известно, что к 2020 г. все энергоблоки Билибинской АЭС (БилАЭС) будут выведены из эксплуатации, а значит, в ближайшее время должно быть принято решение о судьбе накопившегося отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), не перерабатываемого на данный момент. В 2011 г. специалистами Росатома рассматривалось три варианта обращения с ОЯТ БилАЭС [1] (хранение отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) в бассейнах выдержки; вывоз на переработку; захоронение в многолетнемерзлых горных породах (ММГП)). Однако в 2012 г. обсуждается только два последних. Вариант захоронения ОЯТ экономически менее затратен и практически наиболее реализуем. Для авторов вариант с подземной изоляцией ОЯТ интересен с научной точки зрения, поскольку необходимо рассматривать тепловую задачу с учетом фазового перехода «вода-лед». В материалах открытой печати практически полностью отсутствует информация касательно теплофизических параметров объекта подземной изоляции ОЯТ и подробных результатов оценки теплового состояния вмещающего массива [2, 3]. Вместе с тем необходимо отметить, что сама проблема создания подземных объектов в условиях вечной мерзлоты и размещения тепловыделяющих радиационно опасных материалов в ММГП в достаточной мере исследована как специалистами России (Э.Д. Ершов, А.Н. Казаков, О.М. Лисицына, С.Ю. Пармузин, Н.Ф. Лобанов, А.С. Курилко, Ю.А. Хохолов, и др. [4-8]), так и в мире (V.J. Lunardini, P.J. Williams, M.W. Smith и др. [9]). Параметры модели Вечная мерзлота в районе расположения БилАЭС создает благоприятные условия для создания опытно-промышленного объекта (ОПО) подземной изоляции ОЯТ (штольневого или скважинного типа). Как уже отмечалось выше, информация по теплофизическим моделям перехода «вода-лед». 3