ACTA GGM DEBRECINA Geology, Geomorphology, Physical Geography Series DEBRECEN Vol.: 1. pp. 33-38. 2006 A magyarországi nagy aktivitású radioaktív hulladéktároló telephely kijelölésének földtani szempontjai és az eddigi kutatások eredményei Geological aspects of determining high activity radioactive waste depository sites in Hungary and the results of the recent research Konrád Gyula 1 Hámos Gábor 2 1PTE TTK Földtani Tanszék, Pécs, Ifjúság útja 6. konrad@ttk.pte.hu 2MECSEKÉRC Rt., Pécs, Esztergár Lajos u. 19. Összefoglalás Az országos terület kiválasztás és az eddig lefolytatott kutatások szerint a nagy aktivitású radioaktív hulladékok elhelyezésére a legalkalmasabb képződmény Magyarországon az alsó-perm korú Bodai Aleurolit Formáció. Ismert elterjedése 150 km 2, vastagsága közel 1000 m, felépítése homogén, kiváló vízzáró és izolációs képességű. 9 millió évnél fiatalabb szerkezeti hatások nyomait nem mutatja. Abstract Based on the country wide screening and on the results of the so far completed research the Lower Permian Boda Siltstone Formation is the most suitable for disposing radioactive waste of high activity. The known extension of the formation is 150 km 2 while its thickness is nearly 1000 m. The formation is homogeneous in its structure, has excellent impermeability and isolation potential and exhibits no signs of structural effects younger than 9 million years. Tárgyszavak radioaktív hulladék, Bodai Aleurolit Formáció, Nyugati-Mecsek Bevezetés A magyarországi villamos energiatermelés mintegy 40 %-a származik a Paksi Atomerőműből. A 30 évre tervezett üzemidő alatt összesen mintegy 15 000 db fűtőelem-kazetta kiégése várható. 1997-ig ennek a mennyiségnek mintegy ötöde került visszaszállításra a Szovjetunióba illetve Oroszországba. A további szállítás az akadozó politikai és gazdasági tárgyalások miatt megszakadt, bár Magyarországon és Oroszországban is vannak érdekcsoportok, amelyek ezt szorgalmazzák. Egyébként a nemzetközi normák szerinti alapelv az, hogy országhatárokon belül kell megoldani a nagy aktivitású radioaktív hulladékok elhelyezését (OECD 1995). Az általánosan elterjedt nézettel ellentétben nem csak a kiégett fűtőelemek, hanem az atomerőmű működése során keletkező egyéb termékek, majd a leszereléskor keletkező néhány ezer köbméternyi anyag is nagy aktivitású hulladéknak minősül, mivel aktivitásuk meghaladja a szabványban rögzített 5*10 8 kbq/kg értéket. Tehát ezek elhelyezéséről is hasonlóképpen kell gondoskodni, mint a fűtőelemekről. Ideiglenes megoldásként a Paksi Atomerőmű a telephelyén belül létrehozott egy léghűtéses fűtőelem-tárolót. A végleges lerakóhely kialakításáig itt helyezik el a nagy aktivitású hulladékot. Az ideiglenes tárolás során csökken a hulladék radioaktivitása és hőmérséklete. Nemzetközi ajánlások szerint (IAEA 1989) a nagy aktivitású hulladékok végleges tárolóját felszín alatt kell kialakítani olyan földtani környezetben, amely tízezer év távlatában biztosítja az izolációt. Hazánkban az ezt célzó kutatás 1989-ben indult meg a mecseki, perm időszaki Bodai Aleurolit Formáció vizsgálatával. A Bodai Aleurolit Formáció előzetes és rövid távú kutatásának eredményei A nyugat-mecseki uránérc-bányászathoz kapcsolódó kutatások során nyertünk alapos ismereteket a Bodai Aleurolit Formációról (BARABÁS KONRÁD 2000). A Bodai Aleurolit Formáció kőzetösszletét önálló földtani egységként először BARABÁS (1955) írta le. JÁMBOR (1964) kéziratos monográfiájában adott fáciesértékelését a későbbi kutatások megerősítették. BARABÁSNÉ STUHL (1981) palynológiai vizsgálatai a kronosztratigráfiai besorolást tették lehetővé. A nyolcvanas években a Mecseki Ércbányászati Vállalat szakemberei vetették fel annak lehetőségét, hogy a képződmény alkalmas veszélyes hulladékok befogadására. (Felmerült annak a gondolata is, hogy a Kővágószőlősi Homokkő Formációban már meglévő bányaüreg-rendszert kellene felhasználni tárolásra. Ez ellen több szakmai érv szólt, ezért elvetették. Talán, mert a Bodai Aleurolit előfordulása is a Nyugati-Mecsekhez kapcsolódik, újságírói körökben még ma is tartja magát az a tévhit, hogy a radioaktív hulladékot az egykori uránérc-bányában tervezik elhelyezni.) Az 1989 és 1992 között lefolytatott kutatás vizsgálta a formáció alkalmasságát. A kutatási zárójelentés (MÉV 1993) alapján a formációt potenciálisan alkalmasnak találták nagy aktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezésére. 1993-1995 között Alfa-projekt néven folytatódott a képződmény vizsgálata. Ennek keretében több kutatófúrás és ezer méter mélységben kutatóvágat mélyült, megteremtve az in situ vizsgálatok lehetőségét. A vágathoz kapcsolódó kutatófúrások összes hossza csaknem elérte a kétezer métert. A felszíni kutatás a formáció kibúvási területéhez kapcsolódott egy 25 négyzetkilométernyi területen. Az uránércbánya bezárása következtében a földalatti kutatás 1998-ban megszakadt. A kutatási zárójelentés (MECSEKÉRC 1998) ismerteti a terület földtani felépítését, foglalkozik a formáció izolációs tulajdonságaival, homogenitásával és hosszú távú stabilitásával. A vizsgálatok során nem vált ismertté olyan körülmény, ami a képződmény alkalmasságát megkérdőjelezte volna. 1998-ban megalakult a Radioaktív Hulladékokat Kezelő Közhasznú Társaság. A társaság életre hívott egy szakértői bizottságot, amelynek tagjai a zárójelentést elfogadták és javasolták a Bodai Aleurolit Formáció további kutatását. 33
ACTA GGM DEBRECINA Geology, Geomorphology, Physical Geography Series Vol.: 1. A nagy aktivitású radioaktív hulladék elhelyezése céljából folytatott országos földtani felmérés eredménye A fentebb leírtakból kitűnik, hogy a Bodai Aleurolit Formáció nem egy országos felmérés-szűrés (screening) eredményeként került kiválasztásra. Ez érthető kifogásként merült fel a kutatási programmal szemben. A gazdaságosság és fokozatosság elve megkívánta, hogy ha megkésve is, az ország valamennyi képződményét értékeljék azonos szempontok szerint. Pályázat keretében a felmérés lefolytatására a BIT Kft kapott megbízást. A kft által felállított szakértő bizottság kétlépcsős rendszerben értékelte Magyarország litosztratigráfiai egységeit. Első lépésben a további értékelés köréből kiejtették azokat a formációkat, amelyek már az elnevezésük, térbeli kiterjedésük vagy egyéb szempontok alapján alkalmatlannak minősíthetők voltak. Így pl. azok a formációk, amelyek nevükben a mészkő elnevezést hordozták vagy vastagságuk nem érte el a 300 métert, már nem kerültek a második értékelési körbe. Az első szűrés eredményeképpen harmincra szűkült az értékelendő formációk illetve előfordulások köre. Előfordult, hogy egy formációnak két alkalmas előfordulását is értékelni kellett, ami minden esetben azonos, előre meghatározott, 62-féle szempont szerint történt. Ezek a fontosságot tükröző súlyszámmal bírtak. Az értékelésben szerepelt a geometriai alkalmasság, a hidrológiai viszonyok, az izolációs képesség, a hosszú távú földtani stabilitás, a geotechnikai minősítés. Értékelni kellett az ismeretek megbízhatóságát is, azaz, hogy az értékelést milyen mennyiségű és megbízhatóságú adat támasztja alá. A kialakult sorrend az 1. ábrán látható. 1. ábra. A magyarországi formációk értékelése a nagy aktivitású radioaktív hulladék befogadására való alkalmasság szempontjából (HAAS /szerk./ 2000) 1. Bodai Aleurolit, Ny-Mecsek, 2. Kiscelli Agyag, Szécsény, 3. Kiscelli agyag, Püspökszilágy, 4. Baksai Komplexum, Görcsönyi-hátság, 5. Bodai Aleurolit, Gorica, 6. Kiscelli Agyag, Bükkalja, 7. Tekeresi Slír, Mecsek ÉNy, 8. Garábi Slír, Cserhát, 9. Mórágyi Komplexum, Mórágy- Sárköz, 10. Budafai Formáció Komlói Agyagmárga T., Mecsek, 11. Mórágyi Komplexum, Mecsek ÉNy, 12. Velencei Gránit, Velencei-hg., 13. Jura "foltos márga formációcsoport", Mecsek ÉK, 14. Endrődi Márga, Jánoshalma, 15. Gyűrűfűi Riolit, Egerág, 16. Polányi Márga, D-Bakony, 17. Kiscelli Agyag, Bükkszék, 18. Szalatnaki Agyagpala, Mecsek-É, 19. Jura "foltos márga formációcsoport", Tolnai dombság, 20. Endrődi Márga, Miske, 21. Endrődi Márga, Bükkalja, 22. Pénzeskúti Márga, Bakonycsernye, 23. Kőrösi Komplexum, Jánoshalma, 24. Soproni és Fertőrákosi Kristályos Komplexum, 25. Veszprémi Márga, Keszthelyi-hg. DNy, 26. Endrődi Márga, Tompa-Pusztamérges, 27. Veszprémi Márga, É-i Bakony, 28. Endrődi Márga, Tengelic-Paks, 29. Kösszeni Formáció, Keszthelyi-hg. ÉNy, 30. Endrődi Márga, Ellendi-medence. Az egyes formációkat illetve előfordulásokat az eredmények szerint három kategóriába sorolták: - további kutatásra javasolt, - mérlegelhető, - kutatásra nem javasolt. A további kutatásra javasolt csoportban első helyre került a Bodai Aleurolit Formáció nyugat-mecseki előfordulása. A tektonikailag elkülönült helyzetben lévő goricai előfordulást külön értékelték, amely az 5. helyre került. Ki kell emelni, hogy a formáció nyugat-mecseki előfordulása nem csak a fenti szempontrendszer szerint vezeti a listát, hanem az értékelés megbízhatósága szerint is a legjobb helyezést kapta. Tehát a megkésett screening alátámasztotta a korábbi kutatás eredményeit és a képződményt a leginkább perspektivikusnak ítélte a nagy aktivitású radioaktív hulladéktároló befogadására. A Bodai Aleurolit Formáció kutatásának földtani eredményei A Bodai Aleurolit Formáció (BAF) csak a Nyugati- Mecsek környezetében és igen vékony, nem tipikus kifejlődésben a Máriakéméndi-bári vonulat nyugati részének permi rétegsorában ismert. Megismert elterjedési területe meghaladja a 150 km 2 -t. K-felé az antiklinális tengelyének dőlése és tektonikai lépcsők által egyre mélyebben található (2. ábra). 34
Konrád Gy. Hámosi G.: A magyarországi nagy aktivitású hulladéktároló telephely kijelölésének földtani szempontjai 2. ábra. A Nyugati-Mecsek földtani térképe (fent) és a Bodai Aleurolit ismert elterjedési területe a fedőszintvonalak feltüntetésével. 35
ACTA GGM DEBRECINA Geology, Geomorphology, Physical Geography Series Vol.: 1. D-i elterjedési határa az ún. Mecsekalja-vonal. Legészakibb előfordulását a Gorica-18-as érckutató és a VIII. szerkezetkutató fúrás rétegsorából ismerjük. A Gálosfa-1 sz. fúrás által érintett szerkezeti blokkban, melyben fedő képződményeit érintették, feltételezhető még előfordulása. A Nyugati-Mecsekben a teljes rétegsort egy fúrás sem harántolta. Legnagyobb vastagságban (közel 870 m) az 1984-1985-ben mélyített XV. szerkezetkutató fúrás tárta fel. Mintegy 14 km 2 -es felszíni kibúvása a Nyugati- Mecsekben, az antiklinális magjában, Boda falu környékén található (2. ábra). A formáció nyugat-mecseki előfordulását a Hetvehelymagyarszéki szerkezeti vonal választja két egységre: a Boda és Gorica környéki előfordulásra. Utóbbi az antiklinálistól ÉNy-ra egy ÉK-felé dőlő monoklinális szerkezetben található. Az alaphegység felszínén kibúvó képződményt miocén és negyedidőszaki üledékek takarják. Kutatásra perspektivikus, mert szerkezeti helyzeténél fogva kevésbé tektonizált. Vastagsága ezen a területen nem ismert, egy fúrás érte el. Annyi bizonyos, hogy fedő képződménye, a Kővágószőlősi Homokkő itt lényegesen vékonyabb, mint az antiklinális területén. Boda környékén a formáció vastagsága 800-1000 m. Kibúvásokból és fúrásokból a teljes rétegsor ismert (3. ábra). Az antiklinális szerkezetnek megfelelően észak és kelet felé egyre mélyebben helyezkedik el, ennek következtében elterjedésének pontos határait és fáciesátmeneteit nem ismerjük. (Egyetlen, az antiklinális keleti részén mélyült, 4709/1 számú fúrásban ismerjük a dolomitréteges agyagkő összefogazódását rosszul osztályozott durvaszemű homokkővel.) A déli szárnyat az ún. Mecsekalja szerkezeti zóna oldaleltolódása metszi el. Nyugaton a fekü képződmények kerültek felszínre. Rétegváltakozásos átmenettel fejlődik ki a Cserdi Formáció barna-vörösbarna, durvatörmelékes összletéből. Az átmeneti rétegek vastagsága 100-150 m. Felette vörösbarna, horizontális párhuzamos rétegzésű, albitos, aleuritos agyagkő települ mintegy 400 m vastagságban. Előfordulnak benne az ívesen ferderétegzett, karbonát vagy albit kötőanyagú, finomszemű homokkő és aleurolit rétegek, padok. Rá szintén vörösbarna, párhuzamosan rétegzett, albitos, aleuritos agyagkő települ, amelyre a gyakran száradási repedéses dolomit rétegek-rétegkötegek jellemezők. Alárendelten, néhány méter vastagságban előfordul redukált, kékesszürke, pirites, általában autigén breccsa szerkezetű agyagkő is. A rétegsor legfelső részében gyakoriak a szeptáriás dolomit konkréciók. A formációra éles határral települ a Kővágószőlősi Homokkő Formáció Bakonyai Homokkő Tagozatának barna, szürke, vagy zöld konglomerátumból, homokkőből és aleurolitból álló rétegsora. A formációhatáron általában tektonikus eredetű zöld agyagot találunk, ami jelzi a két képződmény eltérő geodinamikai viselkedését a kréta időszaki felboltozódás során. A formáció egészére jellemző a magas esetenként az 50 %-ot is meghaladó albittartalom. Röntgendiffrakciós vizsgálatok szerint emellett a fő összetevők gyakorisági sorrendben a következők: illit-muszkovit, kvarc, hematit, kalcit és dolomit. Faunáját az alsó szintből, azaz az átmeneti rétegek agyagkövéből és a legfelső szint agyagköveiből ismert Phyllopodák alkotják. A redukált rétegekben növényi töredékek és spórák-pollenek is találhatók. A teljes formációban előfordulnak életnyomok, jellemzően kanyargó mászásnyomok. A formáció elsősorban a rétegtani helyzetre és a palynológiai vizsgálatokra alapozott kora későalsó-perm. A földtani környezet, az üledékszövet, -szerkezet és összetétel alapján a formáció anyaga egy ariddá váló klímán kialakult, lassan és egyenletesen süllyedő, félárokszerkezethez kapcsolódó tómedencében rakódott le. A korábban lezajlott kontinentális rift vulkanizmus (Gyűrűfűi Riolit) savanyú kőzeteiből kioldódott nátrium jelentős mennyisége következtében a gyakran bepárlódó medencében a mai nátrontavakhoz hasonló fácies alakult ki. A bepárlódási időszakokat sóüledékként dolomit kiválása jelzi. A csapadékosabb időszakokban finomszemű homok települt közbe. Mindezek a rétegek lehetővé teszik a ciklussztratigráfia alkalmazását a különböző feltárások rétegsorainak korrelációjában. A kréta időszaki antiklinális szerkezetalakulás és a későbbi tektonikai hatások bélyegei is felismerhetők a képződményben. Sűrűn járják át zárt illetve többnyire kalcittal kitöltött kőzetrések. Egy erősen tektonizált zóna az előfordulás középső részén halad keresztül, ebben a zónában mélyült az in situ vizsgálatokat lehetővé tevő egykori Alfa-vágat is (2. ábra). Egyes törései mentén a rétegtani eltérés több száz méter. Eddigi adataink szerint ezek az elmozdulások a felső-pannon képződmények lerakódása előtt, valószínűleg a Mecsekalja-övben és a Hetvehely-magyarszéki törés mentén a paleogénben és a neogénben lezajlott oldalelmozdulások kísérőjelenségeként (Riedel-rendszer) keletkeztek. A formáció vízzárósága az agyagkövekének megfelelő. Az izotóptranszport kísérletek szerint agyagásványai jó izotópmegkötő képességűek. Kőzetrései a duzzadó agyagtartalom következtében rövid idő alatt elzáródnak. A képződményre a nagymérvű homogenitás jellemző. Az eddigi tektonikai értékelés szerint az előfordulási terület az antiklinális központi tömege legalább a felső-pannon üledékek lerakódása óta, azaz 9 millió éve egységes tömegként viselkedik és csak függőleges elmozdulást szenvedett. Mindezek alapján a hulladéktároló hosszú távú stabilitása biztosítottnak látszik. 36
Konrád Gy. Hámosi G.: A magyarországi nagy aktivitású hulladéktároló telephely kijelölésének földtani szempontjai 3. ábra. A Bodai Aleurolit Formáció rétegsora és legfontosabb jellemzői. 37
ACTA GGM DEBRECINA Geology, Geomorphology, Physical Geology Series Vol.: 1. Irodalomjegyzék BARABÁS A. KONRÁD GY. (szerkesztők) (2000): Zárójelentés a magyarországi uránérc-kutatásról és a nyugatmecseki uránérc-bányászatról. Kézirat. MECSEKÉRC Rt. Adattár, Pécs. BARABÁS A. (1955): A mecseki perm időszaki képződmények. Kandidátusi disszertáció. Kézirat. BARABÁSNÉ STUHL Á. (1981): Microflora of the Permian and Lower Triassic sediments of the Mecsek Mountains (South Hungary).- ActaGeol. Acad. Sci Hung. 24/1, pp. 49-97. HAAS J. (szerk.) (2000): A nagyaktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezésére alkalmas területek Magyarországon. Országos screening zárójelentés. BIT Kft., Veszprém. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (1989): Safety Principles and Technical Criteria for the Underground Disposal of High Level Radioactive Waste. Safety Requirements Series No. 99. Vienna. JÁMBOR Á. (1964): A Mecsek hegység alsó permi képződményei. Kézirat, MECSEKÉRC Rt Adattár, Pécs. MECSEKÉRC (1998): A Bodai Aleurolit Formáció minősítésének Rövidtávú Programja. Kutatási Zárójelentés. I- IX kötet. MECSEKÉRC Rt. Adattár, Pécs. MÉV (1993): Jelentés a javasolt Mecseki Mélységi Hulladéktároló 1989-1992 között végzett földtani kutatásának eredményeiről. Kutatási Zárójelentés. MECSEKÉRC Rt. Adattár, Pécs. OECD NUCLEAR ENERGY AGENCY (1995): Environmental and ethical basis of geological disposal of long lived radioactive wastes. Paris. 38