Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Number 26 2000 Los Alamos Science
493
Гора Юкка
Анализ опасности возникновения вулканической деятельности в районе горы Юкка
Франк В. Перри, Брюс М. Кроув, Грег А. Валентайн
Рис. 1. Вулканы вблизи горы Юкка
В радиусе 20 км от потенциального геологического хранилища имеется дюжина вулканов. Шесть из них действовали за последний миллион лет; остальные шесть - за последние 4 миллиона лет. Возраст самого молодого вулкана, вулкана в месте расположения скважин Лэтроп, составляет 75000 лет
Исследователи из Лос-Аламоса участвовали в проведении анализа вероятности и последствий вулканической деятельности в месте расположения геологического хранилища в горе Юкка. Возможность такой активности следует учитывать, поскольку в радиусе 20 км от горы имеется дюжина малых вулканов.
Все они кроме одного находятся в Низине Кратеров (Crater Flat) - области заполненных аллювием бассейнов в юго-западной части горы Юкка. Двенадцатый, и самый молодой, вулкан находится южнее, там, где расположены скважины Лэтроп (рис. 1).
Шесть из этих вулканов извергались в течение последнего миллиона лет; остальные шесть - в течение последних 4 миллионов лет.
Основная цель исследований вулканических процессов состояла в оценке вероятности того, что вулканические явления приведут к разрушению потенциального геологического хранилища в течение 10000 лет изолирования отходов. Для проведения этой оценки мы исследовали вулканическую деятельность в этом районе за последние 5 млн. лет, чтобы определить ее характер. Вероятность разрушения геологического хранилища вулканами выражается как вероятность такого явления за период в 1000 лет в расчете на год. В простейшем виде эта вероятность вычисляется путем умножения частоты возникновения вулканической активности на этой территории (вулканических явлений в год) на отношение пересечения объекта (площади геологического хранилища, деленной на
площадь, на которой происходят вулканические процессы), с учетом недостоверности каждого значения.
Вулканическая активность вблизи горы Юкка. Обычно вулканы подразделяются на базальтовые и риолит-ные. Базальтовая лава имеет тенденцию к легкому истечению, так как она извергается при высокой температуре и содержит мало кремнезема; в момент извержения она часто образует большие конусы из вулканических шлаков. Риолитная лава более вязкая и она истекает менее легко, поскольку извергается при более низких температурах и содержит больше кремнезема. Ее из-
вержение обычно имеет взрывной характер и приводит к образованию толстых отложений спекшегося пепла, подобных тем, из которых образована гора Юкка.
Базальтовые извержения происходили эпизодически в области горы Юкка за последние 11 миллионов лет и были единственным вулканическим процессом после риолитных извержений, имевших место примерно
7,5 миллиона лет назад. Механизмы извержения базальтовых вулканов носили характер от эффузивного (малой энергии) до стромбольного (интенсивного). У самого молодого вулкана в районе скважин Лэтроп имеются признаки всего диапазона активности. Потоки лавы, окружающие большую часть конуса, свидетельствуют об эффузивных явлениях, в то время как мелко раздробленная и сильно кавернозная порода свидетельствует о мощных извержениях, в результате которых вулканический пепел мог быть выброшен на несколько километров в воздух.
Вероятность вулканического разрушения. Первые оценки вероятности вулканической деятельности в месте геологического хранилища были сделаны в Лос-Аламосе в 1980 году; эта вероятность была определена как IO-8 явлений в год (рис. 2, данные Kpoy-ва и Карра, 1980 г.). Данная вероятность была определена при пороговом значении, установленном Комиссией по ядерному регулированию, т. е. при меньшей вероятности вулканизм с точки зрения
494
Los Alamos Science Number 26 2000
Гора Юкка
Вероятность пересечения в год (событий/год)
Рис. 2. Вероятность вулканической деятельности в горе Юкка в будущем
Ряд ученых проанализировали вероятность разрушения геологического хранилища на горе Юкка в результате вулканической деятельности. Здесь сравниваются оцененные ими вероятности (отдельные линии) и диапазоны (прямоугольники) с оценками, полученными специалистами из комиссии, созданной Министерством энергетики США для оценки опасности (распределение PVHA). Диапазоны, отмеченные как “области наибольшей активности” и “границы зоны локального источника”, представляют верхние границы вероятности и предполагают, что хранилище размещено в области активной вулканической деятельности. Фоновые границы и фоновое значение представляют нижние границы, которые предполагают, что хранилище находится не в области активной вулканической деятельности, а в области, в которой возникают лишь единичные извержения. Согласно большинству оценок, вероятность разрушения составляет немного более 10~8 событий в год, что трактуется как вероятность 1:7000 того, что в течение 10 ООО лет изоляции отходов в геологическом хранилище может произойти вулканическая деятельность
нормативов будет исключен. В более поздних исследованиях, проводившихся при поддержке Министерства энергетики США, Комиссии по ядерному регулированию и шт. Невада, вероятность разрушения обычно ограничивали значениями в диапазоне от IO-9 до IO-7 событий в год, в то же время представляли, что имеются альтернативные модели вулканической активности на этой территории и альтернативные статистические методы расчета ее вероятности.
