A Bátaapáti (Üveghutai) telephely kutatása

A kis és közepes radioaktív hulladékok tárolója végleges telephelyének megkutatása (Bátaapáti);
a Magyar Állami Földtani Intézet szerepe a kutatásban*

1. Bevezetés

A paksi atomerőmű szolgáltatja országunk villamosenergia-felhasználásának kb. 40%-át (2006-ban 37,6%-át). Működésének szükségszerű velejárója a radioaktív hulladékok keletkezése. A hazai jogszabályozás kis és közepes, valamint nagy aktivitású radioaktív hulladékokat különböztet meg. Ezeket valahol el kell helyeznünk, s nemzetközi kötelezettségeink értelmében erre csak országunk területe jöhet szóba. A nagy aktivitású hulladékok (kiégett fűtőelemek) elhelyezése a Pakson 1997-ben 50 évre engedélyezett átmeneti tárolóban történik.

2. Az eddigi kutatások története

A kis és közepes aktivitású hulladékok végleges elhelyezésére alkalmas telephely kiválasztása alapvetően földtani feladat, ezért nem lehet meglepő, hogy ezt a feladatot 1993-ban a MÁFI-ra bízták. Nemzeti projekt keretében kidolgozott követelményrendszer alapján a MÁFI 1993–1994-ben országos, majd 1994–1995-ben a legkedvezőbb minősítésű területen regionális vizsgálatot folytatott le. Mint minden földtani előkészítő munka, ez is szakirodalmi adatok elemzését jelentette. Az elemzés — és a párhuzamosan lefolytatott lakossági véleményfelmérés — eredményeként 1995–1996-ban három olyan területen folyt terepi felderítő kutatás, amely a követelmények (köztük meghatározóan a földtani felépítés és a vízföldtani jellegek) alapján kedvezőnek bizonyult, s amelyen megvolt a helyi lakosság hozzájárulása. A terepi kutatás végeredményeként a MÁFI választása a Mórágyi-rög gránitjára, s ezen belül Bátaapáti területére (1. ábra) esett, s ezt a választást az Országos Atomenergia-hivatal (OAH) 1996 decemberében szentesítette. Ez egyúttal felszín alatti elhelyezési mód választását is jelentette.
1. ábra. A kutatási terület helyzete a regionális földtani képben
^{(Az 1. ábra magyarázata: Kivágat Magyarország 200 000-es földtani térképéből (1965). A bátaapáti kutatási területet téglalap jelöli. Az ebben és ettől DNy-ra látható piros színek = gránitkőzetek, ÉNy-i sarkában a lila–piros sávosság = ópaleozoos metamorf kőzetek, az ezen túl eső kék és lila foltok=kréta, jura és triász, a környező narancsbarna és élénksárga terület = miocén, a halványsárgás mezők = negyedidőszaki üledékek)}

Bátaapáti község területén 1997 első felében a MÁFI további felderítő terepmunkákat (fúrás, térképezés, geofizika stb.) végzett (1. táblázat), s ezek eredményeként júniusban javaslatot tett a Bátaapáti (Üveghutai)-telephely kijelölésére. A javaslatot az OAH elfogadta, s az év második felében megkezdődött a telephely komplex (fúrásos, geofizikai stb.) kutatása.   

A MÁFI, mint szakmai szervezet, tisztában volt azzal, hogy a gránitban tervezett hulladéklerakó környezeti hatása a felszín alatti vizek járásán és összetételén mérhető le, ezért kezdettől fogva nagy hangsúlyt helyezett arra, hogy a lemélyített fúrásokat vízföldtani megfigyelőkutakká alakítsa át, s kifejezetten ezzel a céllal mélyítsen fúrásokat a telephely széles környezetében. A kialakított kutakon a MÁFI folyamatos vízföldtani megfigyelést végez, monitoringhálózatot üzemeltet.A kutatás (1. táblázat) nem volt zökkenőmentes: 1999 elején néhány politikus és néhány szakember offenzívát indított a telephely és a kutatás ellen, amelynek eredményeként a munkálatok megszakadtak. Az OAH 1999 májusában felkérte a Nemzetközi Atomenergia-ügynökséget (NAÜ), hogy Hulladékkezelés-értékelési és Műszaki Felülvizsgálati Programja keretében vizsgálja felül az addigi munkálatokat. A felülvizsgálat 1999 novemberében megtörtént, jelentését 2000. február 18-án hozták nyilvánosságra. A MÁFI munkáját a nemzetközi felülvizsgálat (egy-egy amerikai, kanadai, német, svéd és norvég szakember) minden tekintetben megfelelőnek, a telephely továbbkutatását pedig célszerűnek minősítette. Ezzel a kérdés szakmai szinten lezárult, de még csaknem két év volt szükséges ahhoz, hogy a kutatás költségvetési támogatása is megszülessen. A telephely felszíni kutatása nagy erőkkel folyt 2002–2003-ban (1. táblázat), s ennek eredményeképpen a MÁFI azt a következtetést vonta le, hogy a Bátaapáti (Üveghutai)-telephely tengerszint körüli (250-280 m mélyen lévő) része a kis és közepes radioaktivitású hulladékok elhelyezésére miniszteri rendelettel meghatározott követelményeket kielégíti. Ezt az alkalmasságot a 2003 végén lefolytatott hatósági felülvizsgálat szentesítette.

2004–2006 folyamán a MÁFI által irányított kiegészítő felszíni kutatás szolgáltatott részletező adatokat a telephely felépítéséhez, s 2004 decemberében megindult két lejtősakna hajtása a gránittesten belül a tengerszinten tervezett tároló körzetének elérésére (2. ábra). 2007. április végén a Keleti-lejtősakna 1157,70, a Nyugati-lejtősakna 1229,30 m-ben volt (tervezett hosszuk 1705,7, illetve 1762,4 m). A lejtősaknák földtani és tektonikai dokumentációját a MÁFI végzi.2. ábra.

^{A tervezett és részben kihajtott lejtősaknák nyomvonala lila, a felszíni telephely a piros vonal által határolt terület, a térségbeli fúrások közül kékkel a 2004 előtt, kétféle lilával a 2004–05-ben mélyülteket, pirossal a piezométer-fúrásokat jelöltük}

3. Földtani-tektonikai kutatás

3.1. Fúrásos kutatások
A területen, a kutatás keretében mélyült fúrásokban a MÁFI részletes földtani, tektonikai, vízföldtani vizsgálatokat végzett. A fúrások közül a sekélyfúrások a kvarter fedőképződmények harántolása után általában a Mórágyi Gránit mállott részében álltak le. A mélyfúrások a fedőüledékek harántolása után a Mórágyi Gránit belsejét tárták fel, általában a tszf 0 m-nél valamivel nagyobb mélységig. A fúrásokat (magkihozatalukat, a vízvizsgálatoknak megfelelő fúrási módot) már mélyítésük folyamán figyelemmel kísértük (1. fénykép).

A földtani és tektonikai dokumentálás a magraktárakban történt (2. és 3. fénykép).

1. fénykép. Az Üh–25 fúrás mélyítése

2. fénykép. Magraktár (a dokumentálás helyszíne)

3. fénykép. Földtani–tektonikai dokumentálás

A földtani-tektonikai dokumentálás a kőzetek fő tulajdonságait (kőzet neve, kora, főbb ásványi összetevői stb.), a kőzetet ért utólagos elváltozásokat (képlékeny alakváltozásokat, palásságot, töréses felszíneket, kitöltéseket és elmozdulásokat) rögzíti. A kőzetek tulajdonságainak jelentős része szabad szemmel látható (4. fénykép), további ismereteket vékonycsiszolatokból kaptunk, mind a fúrásokban, mind a lejtősaknákban (5. fénykép).
A tektonikai vizsgálatokhoz kapcsolódóan a fúrómagot (ha kemény kőzetből áll) be is szkenneltük (a kiterített palástjáról kaptunk képet) a MÁFI által fejlesztett ImaGeo magszkennerrel (6. fénykép).

4. fénykép Erősen palásodott Mórágyi Gránit (porfíros monzogránit), az Üh–2 fúrásban (nagy rózsaszín kristályok: mikroklin, kis rózsaszín ásványok: földpátok, szürke: kvarc, fekete: biotit)

5. fénykép. Mezokrata biotit-amfibolszienit általános szöveti képe (képszélesség: kb. 9,5 mm):

6. fénykép. Egy fúrómag palástjának ImaGeo magszkennerrel bedigitalizált képe:

Az egyes földtani-tektonikai jelenségek térbeli eloszlását különféle diagramokon ábrázoltuk, pl. sztereogram, rózsadiagram, pólussűrűségi diagram, tadpole diagram (3.a és 3.b ábrák).

3a. ábra. A fúrásokban észlelt laposabb dőlésszögű palásság adatok pólussűrűségi diagramja:

3b. ábra. A feltárásokban észlelt vulkanittelérek sztereogramja:

4. ábra. A bátaapáti kutatási terület fúrási rétegsorainak rétegsorszelvény-típusai:  A fúrások dokumentációját jelentésekben ismertettük. A rétegsorokat rajzos dokumentációban is bemutattuk: a fedő löszösszletet löszhorizont–talajhorizont bontásban, a többi kvarter képződményt genetikai és kor bontásban, az alaphegységi képződményeknél a Mórágyi Gránitot és a kréta vulkáni teléreket kőzettípusonként, néhány tulajdonságukat (pl. bontás, mállás, palásság stb.) görbéken ábrázolva (4. ábra).

^{A 4. ábra magyarázata. Szelvénytípusok: a) dombtetői fúrás fedőüledéke (Üh–25A); b) völgyi fúrás fedőüledéke (Üh–31C); c) mélyfúrások alaphegységi kőzete (Üh–29), utóbbi kőzettípusai: 1 — porfíros monzogránit; 2 — ritkaporfíros monzogránit; 3 — aprószemcsés monzonit; 4 — finomszemcsés monzonit; 5 — tektonikus breccsa.}

3.2. Térképezés5. ábra. Az 1:10 000-es észlelési és fedett földtani térkép részlete
A terület tágabb térségét földtani–geomorfológiai térképezés során ismertük meg részletesen. 1:10 000-es méretarányú észlelési és fedett földtani térképen (5. ábra) ábrázoltunk valamennyi feltárást (egységes földtani jellel és adatbázishoz kapcsolódó azonosító számmal).

 ^{Feltárások mellett a földtani jel és a feltárásszám, fedett részeken a földtani jel szerepel. Néhány fontosabb jel: fh = holocén folyóvízi üledék; pd = száraz völgyek kitöltése; p2 = fiatal löszösszlet; p1 = idős löszösszlet; s = csuszamlásos képződmény; gf = finomszemű lejtőképződmény; gt = törmelékes lejtőképződmény;
t = Tengelici Vörösagyag; rK = Rozsdásserpenyői Alkálivulkanit; mgp = Mórágyi Gránit, porfíros monzo­gránit; mg = Mórágyi Gránit, mikrogránit; h1m = Mórágyi Gránit, kontaminált monzonit; bPz = Bátaapáti Metahomokkő. Zöld határok: csuszamlások atektonikus határai}

A fedőképződmények közül a löszösszletet részletesen tagoltuk. Ezek szerkesztése fúrások részletes vizsgálatán alapult (6. ábra)6. ábra. Telephelyi dombtetői fúrások löszösszleteinek korrelációja
. 
_{A 6. ábra magyarázata. A Paksi Löszön belül a paleotalajszintek barna, a löszhorizontok sárga színnel vannak jelölve; d = lejtőlösz a Paksi Löszben; zöld vonal = talajhorizont felszíne; szürke = recens talaj; piros vonal = a Paksi Lösz Formáció bázisa; rózsaszín = Tengelici Agyag; piros = Mórágyi Gránit; lila görbe = ellenállásgörbe; kék görbe = mágnesesszuszceptibilitás-görbe}

A kutatás eredményeit földtani szelvények foglalják őssze (7. ábra).<sup>_{7. ábra. A Paksi Lösz és a csuszamlásos összletek a Tengelici Vörösagyag és a Mórágyi Gránit fölött (ötszörös túlmagasítással)}

A 7. ábra magyarázata. Paksi Lösz paleotalaj szintekkel (barna) és löszhorizontokkal (sárga), lábaiknál csuszamlásos összletek (barna), bázisukon Tengelici Vörösagyag (rózsaszín), majd az alaphegység, a Mórágyi Gránit (lila)</sup>

A prekainozoos (alaphegységi) képződmények felszínének földtani és domborzati térképén láthatók a területet felépítő alaphegységi képződmények: ÉNy-on alsó-jura üledékek (nagyrészt Vasasi Márga), DK felé a kb. 1 km széles, metamorf kőzetekből felépülő, ópaleozoos korú Mecsekalja-öv (Ófalui Formáció), majd az alsó-karbon Mórágyi Gránit területe. Utóbbinak fő kőzettípusa a monzogránitos (porfíros [4. fénykép] és ritkaporfíros változatát különítettük el), másik típusa a monzonitos kőzetcsoport, amely gyakran zárványokban jelenik meg (7. fénykép).
A Mó­rágyi Gránit területén belül lencse vagy tábla alakban jelenik meg az ópaleozoos Bátaapáti Homokkő, a gránittestet kréta vulkanittelérek (Rozsdásserpenyői Alkálivulkanit) szelik át (8. fénykép).
A Mórágyi Gránitot ÉNy felől egy kb. 1 km széles tektonikus zóna, az ún. Mecsekalja-öv határolja. Azt ezt felépítő kőzeteket az Ófalui Formációba soroljuk. Fő kőzetei a különböző gneisztípusok, kvarcfillit, fillit, metaaleurolit (9. fénykép), márvány, szerpentinit.

7. fénykép. Porfíros monzogránit monzonitzárvánnyal és káliföldpát-dúsulással

8. fénykép. Alkálivulkanit-telér (sötét szürkészöld) kontaktusa porfíros monzogránittal (rózsaszín)

9. fénykép. Gyűrt metaaleurolit (856. feltárás, Ófalu, Aranyos-völgy)

Az alaphegységi 8. ábra. A kutatási terület prekvarter földtani térképeképződményeket és a kvarternél idősebb fedőképződményeket a felszíni kibúvások, a fúrási és a geofizikai adatok alapján szerkesztett térképen ábrázoltuk (8. ábra).

^{Erősebb színek: a képződmény lehetséges felszíni előfordulása. Ófalui Formáció (ópaleozoos): piros: gneisz, türkizkék: márvány, Bátaapáti Metahomokkő (ópaleozoos): barna vonal. Mó­rágyi Gránit (alsó-karbon): kékeslila: ritkaporfíros monzogránit, püspöklila: porfíros monzogránit, olajzöld: monzonit. Vasasi Márga (alsó-jura): kék. Rozsdásserpenyői Alkálivulkanit (kréta): zöld vonal. Budafai Formáció (alsó-miocén): sárgásbarna, Tihanyi és Kállai Formáció (miocén, felső-pannóniai): sárga.}

3.3. Kutatás mesterséges feltárásokban
       3.3.1. Kutatóárkok9. ábra. A bátaapáti A1 árok VII. szakaszának rajzos földtani dokumentációja (Éva-völgye)   

A felszíni kutatást 2 kutatóárok is segítette a telephelyhez legközelebbi 2 völgyben (Mészkemence-völgy, Éva-völgye), ezek részletes dokumentálására is sor került (9. ábra).

     3.3.2. Lejtősaknák

2005. február 18-án indult meg a kialakítandó felszín alatti telephely megközelítéséhez, és egyúttal a térség földtani-vízföldtani megismeréséhez két lejtősakna kihajtása. Ennek során a MÁFI a vágatok földtani-tektonikai dokumentálását végzi. Jelenleg (2007 júniusában) a két vágat kihajtása kb. 1200–1300 m hosszban történt meg (a lejtősaknák tervezett hossza 1700–1760 m, onnan szintes vágatok érik el a majdani tároló térségét). A kihajtott vágathomlokokról részletes helyszíni dokumentációt készítünk, digitális fényképmontázsra, amelyet a saját fejlesztésű ImaGeo Fotorobottal készítünk (10. ábra), az adatokat szintén saját fejlesztésű CoreDump szoftverrel rögzítjük és visszük adatbázisba. Végül a kiértékelt homlokdokumentáció és a palástszakaszokról készített fényképanyag alapján kiterített palásttérképet készítünk (11. ábra).

10. ábra. A Nyugati-lejtősakna 46. fogása homlokának elsődleges földtani-tektonikai kiértékelése

11. ábra. A Keleti-lejtősakna 75–100 m közötti szakaszának kiterített palásttérképe

4. Vízföldtani monitoring

Az üveghutai felszíni vízföldtani monitoring rendszer célja, hogy a Bátaapáti (Üveghutai) telephely tágabb térségének vizsgálata révén folyamatos információt szolgáltasson a környezetben lejátszódó természetes és mesterséges folyamatok hatásáról, szabályosságáról és trendjéről. A megfigyelőrendszer feladata a telephelykutatás, a tároló kiépítése és feltöltése során, illetve lezárását követően eltérő. A telephelykutatás szakaszában elsődleges feladat volt a térség környezeti elemeire vonatkozó alapállapot-felmérés, valamint egyidejűleg adatok szolgáltatása a telephely jellemzésének különböző fázisaihoz, ezen belül a hidrodinamikai modellezéshez és a biztonsági elemzéshez.

A felszín alatti kutatás, és a kutatóvágat létesítésének megindulásával a monitoring rendszer feladata a felszín alatti térkialakítás hatásainak meghatározása és térbeli lehatárolása.

A megfigyelőrendszer észlelési pontjait a kutatás során létesített objektumok felhasználásával alakítottuk ki. A kutatások előrehaladtával fokozatosan nőtt a megfigyelésbe bevont észlelőhelyek száma. Az első észleléseket 1997 második felében kezdtük, majd a kutatás különböző fázisaiban létesített objektumokkal folyamatosan bővülő, egységes rendszerben a mai napig folytatjuk. A megfigyelőrendszer elsősorban a felszín alatti vizek mennyiségi és minőségi változásait rögzíti, amelyek értelmezéséhez elengedhetetlen a felszíni vizek mennyiségi és minőségi, illetve a felszín alatti vízforgalmat befolyásoló hidrometeorológiai paraméterek változásainak regisztrálása. A méréseket egy meteorológiai állomáson, 64 sekélyfúrásból, illetve piezométerből és 19 mélyfúrásból kialakított észlelőkútban, 13 vízhozammérő műtárgyon és két forráson végezzük. Kéthavonkénti gyakorisággal 14 helyről vízmintákat gyűjtünk. A többéves megfigyelés lehetőséget adott a felszín alatti vizek természetes állapotban történő változásainak jellemzésére, a változásokat kiváltó tényezők meghatározására. Meghatároztuk a felszíni vizek felszín alól származó hányadát. Vizsgáltuk az észlelőkutakban mért vízszint és potenciálszint változások trendjét és periodicitását, valamint összevetettük ezeket a meteorológiai paraméterek hasonló jellegű változásaival. Meghatároztuk a vízminőségi változások mértékét, illetve megismertük a különböző korú felszín alatti vizek utánpótlási és megcsapolási sajátosságait

*A Magyar Állami Földtani Intézetben végzett kutatásokról összefoglaló kiadvány készült.