Η China National Nuclear Corporation (CNNC) ανακοίνωσε την Παρασκευή ένα σημαντικό ορόσημο στην κατασκευή ενός από τα μεγαλύτερα υπόγεια εργαστήρια πυρηνικών αποβλήτων παγκοσμίως, ολοκληρώνοντας μια πρωτότυπη σπειροειδή ράμπα.
Το εργαστήριο Beishan Underground Research Laboratory, που βρίσκεται βαθιά στην έρημο Gobi, βορειοδυτικά του Jiuquan στην επαρχία Gansu, στοχεύει στην αντιμετώπιση μιας θεμελιώδους πρόκλησης της πυρηνικής ενέργειας: την ασφαλή διάθεση ραδιενεργών αποβλήτων.
“Ενώ η πυρηνική ενέργεια είναι μια καθαρή και αποδοτική πηγή ενέργειας, περίπου το 99% των ραδιενεργών αποβλήτων που παράγει ταξινομείται ως χαμηλού ή ενδιάμεσου επιπέδου, που αποσυντίθεται σε αβλαβή επίπεδα με τον καιρό”, δήλωσε ο Wang Ju, επικεφαλής επιστήμονας στην CNNC και επικεφαλής σχεδιαστής του εργαστηρίου, σε εταιρική αναφορά. “Ωστόσο, το υπόλοιπο 1% αποτελεί υψηλής στάθμης απόβλητα, τα οποία απαιτούν ασφαλή διάθεση και απομόνωση για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια.”
Η καλύτερη λύση είναι να θαφτούν αυτά τα υψηλής στάθμης απόβλητα σε βάθος 500 έως 1.000 μέτρων κάτω από την επιφάνεια, διασφαλίζοντας την απομόνωση. Αυτό συχνά αποκαλείται “ο τελικός κρίκος στην αλυσίδα της πυρηνικής βιομηχανίας”.
“Κάθε χώρα έχει τις δικές της μοναδικές στρατηγικές για τη διαχείριση των πυρηνικών αποβλήτων”, πρόσθεσε ο Wang. “Μέσω της πλατφόρμας Beishan, θα ανταλλάξουμε γνώση – φέρνοντας τις παγκόσμιες βέλτιστες πρακτικές και μοιραζόμενοι τα δικά μας ευρήματα με τον κόσμο.”
Η κατασκευή μιας τέτοιας εγκατάστασης, ωστόσο, είναι εξαιρετικά δύσκολη. Απαιτεί την εκσκαφή μιας κοιλότητας μέσα σε ένα τεράστιο συμπαγές βραχώδες σώμα. Η απόφαση για την κατασκευή του εργαστηρίου στην απομακρυσμένη, αραιοκατοικημένη περιοχή Beishan της Gansu, γνωστή για τους βραχώδεις σχηματισμούς της, έλαβε χώρα μετά από σχεδόν 30 χρόνια έρευνας. Ξεκινώντας το 1996, οι ερευνητές έσκαψαν σχεδόν 100 γεωτρήσεις για να κατανοήσουν τη σύνθετη γεωλογία της περιοχής.
Μετά την έγκριση από τις αρχές πυρηνικής ενέργειας το 2019, η κατασκευή ξεκίνησε επίσημα τον Ιούνιο του 2021. Η κύρια δομή του εργαστηρίου διαθέτει μια καινοτόμο διάταξη που αποτελείται από μια σπειροειδή ράμπα πρόσβασης, τρεις κάθετους άξονες και δύο οριζόντια επίπεδα που φτάνουν σε μέγιστο βάθος 560 μέτρων.
Η πρόσφατα ολοκληρωμένη σπειροειδής ράμπα είναι μια σήραγγα διαμέτρου 7,03 μέτρων, μήκους περίπου 7 χιλιομέτρων και με κλίση 10%. Η κατασκευή της παρουσίασε τεράστιες προκλήσεις. Η πρώτη ήταν ο εξαιρετικά σκληρός βράχος στην περιοχή, που σήμαινε ότι οι παραδοσιακές μέθοδοι εκσκαφής ήταν αναποτελεσματικές και επιζήμιες για τον περιβάλλοντα βράχο. Το υπέδαφος στο Beishan αποτελείται κυρίως από άθικτο γρανίτη που σχηματίστηκε πριν από 260 εκατομμύρια χρόνια.
Οι στενές στροφές της σπειροειδούς ράμπας αποτέλεσαν επίσης μια τρομακτική πρόκληση για τη μηχανή γεώτρησης μήκους 100 μέτρων – ισοδύναμο με το να ζητήσεις από έναν ελέφαντα να στρίψει ευέλικτα σε έναν περιορισμένο χώρο. Η απότομη κλίση της ράμπας έθεσε ακραίες απαιτήσεις στην ικανότητα αναρρίχησης της μηχανής γεώτρησης, στο σύστημα απομάκρυνσης υλικών και στον έλεγχο κατεύθυνσης. Τέλος, το βάθος του εργαστηρίου, που έφτανε τα 560 μέτρα κάτω από την επιφάνεια, δημιούργησε σημαντικούς κινδύνους για την ασφάλεια κατά τη διάρκεια της κατασκευής.
Η μηχανή Beishan No 1 που χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή είναι μια πρωτότυπη μηχανή που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από την Κίνα για σκληρούς βράχους και απότομες, καμπύλες σήραγγες. Βασικοί προγραμματιστές της μηχανής περιλαμβάνουν το Beijing Research Institute of Uranium Geology και την China Railway Construction Heavy Industry Corporation. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, η ομάδα περιόρισε τη ζημιά στον περιβάλλοντα βράχο σε λίγα εκατοστά. Αυτό το επίπεδο ακρίβειας είναι ζωτικής σημασίας για να διασφαλιστεί ότι το εργαστήριο είναι ασφαλές και στεγανό. Η κατασκευή προχώρησε παράλληλα με επιστημονικά πειράματα, με περισσότερα από 40 εγχώρια και διεθνή ερευνητικά ιδρύματα και πανεπιστημιακές ομάδες να διεξάγουν μεγάλης κλίμακας μηχανολογικές δοκιμές. Αυτά οδήγησαν σε καινοτομίες στην αποτελεσματική διάσπαση βράχων, την υψηλής απόδοσης γεώτρηση, την απομάκρυνση υλικών κατά τη διάνοιξη σηράγγων και τον ακριβή τρισδιάστατο έλεγχο κατεύθυνσης για σπειροειδή γεώτρηση.
