Вестник Кольского научного центра РАН. 2014, №2.

УДК 624.039:551.34:51-37 ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОСТИ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД НА ГЛУБИНУ ОТТАИВАНИЯ П.В. Амосов, Н.В. Новожилова Горный институт КНЦ РАН Аннотация Представлен анализ результатов численного моделирования по влиянию пористости многолетнемерзлых пород на глубину оттаивания при подземном размещении модуля реакторной установки малой мощности. Продемонстрировано монотонное снижение глубины оттаивания с ростом пористости породы по квадратичной зависимости. Ключевые слова: многолетнемерзлые горные породы, пористость, оттаивание. Введение В Горном институте КНЦ РАН в рамках научно- исследовательской работы (научные руководители академик Н.Н. Мельников и профессор В.П. Конухин) проводятся исследования, цель которых - разработка концепции, обоснование научных и инженерных основ проектирования и строительства заглубленных и подземных атомных станций малой мощности (АСММ) модульного типа для энергоснабжения горнопромышленных предприятий и населенных пунктов в труднодоступных регионах России. Рассматриваются отдаленные районы Восточной Сибири [1] (Республика Саха, Чукотский АО), для которых характерны условия сплошной вечной мерзлоты. В качестве перспективных для исследований по выбору технологий АСММ российскими специалистами рассматриваются различные проекты реакторов малой мощности, например, КЛТ-40С (150 МВт, тепл.), ВК-50 (150 МВт), АБВ- 6 М (38 МВт) и «Унитерм» (15-50 МВт) [2]. На начало 2012 г. из базовых и перспективных реакторных установок (РУ) лицензию Госатомнадзора получила только установка КЛТ-40С для плавучей атомной станции. Оценка теплового воздействия АСММ на многолетнемерзлые горные породы (ММГП) необходима, поскольку для режима нормальной эксплуатации с учетом фазовых переходов и климатических особенностей регионов, где предполагается разместить реакторы, это позволяет получить представление о размерах области оттаивания вокруг подземного объекта. Результаты выполненных исследований по влиянию пористости ММГП на глубину оттаивания массива при подземном размещении модуля реакторной установки (как отдельная небольшая задача) представлены в данной публикации. Параметры модуля реакторной установки и ММГП Как отмечалось в работе [3], для характеризации площадки размещения подземной АСММ на текущей стадии исследований можно использовать представительный набор теплофизических параметров. Указанные выше потенциальные территории размещения АСММ относятся к районам сплошной вечной мерзлоты с температурами от -10 до -5 °С на глубине 10-15 м [4]. Авторами рассматриваются две площадки: Томтор (Якутия) и Песчанка (Чукотка). Значения среднегодовой температуры ММГП на подошве слоя сезонного оттаивания для рассматриваемых площадок разные: для Песчанки -6 °С, для Томтора -7.5 °С. Глубина слоя также различна: для Песчанки - 12 м, для Томтора- 9 м. Геотермический градиент принят равным -0.02 °С/м. Чтобы исследовать обсуждаемый вопрос, представляется достаточным рассмотреть нестационарную тепловую задачу с учетом фазовых переходов «лед - вода» в двухмерной постановке. Модель ММГП включает в себя два слоя вмещающего массива: 1-й слой до границы сезонных колебаний и 2 -й слой - нижележащий массив с указанным выше геотермическим градиентом. 58