 |
 |
 |
 |
в настоящее время в ИФХ РАН проводятся исследования по изучению возможности применения отходов производства капролактама для подготовки различных жидких РАО к захоронению.
Особый методический подход был предложен для реализации щелочного варианта захоронения алюминатных отходов, основанный на амфотерных свойствах алюминия образовывать растворимые соединения в щелочной среде за счет возникновения комплексных анионов типа [А1(ОН)4)ОН2]з-.
В последние годы широко используется способ предварительной обработки прифильтровой зоны нагнетательных скважин растворами определенного состава и с последующим переходом к нагнетанию отходов, недостаточно совместимых с геологической средой. Этот вариант используется периодически для небольших объемов отходов, которые по составу или физико-химическим свойствам (вязкость, поверхностное натяжение, плотность) резко отличаются от основной массы отходов. Для ограниченных объемов отходов в ИФХ РАН и НИИАР (Меняйло А. А. и Ладзин А. С.) была разработана технология подготовки и захоронения растворов повышенной мутности с первоначальным содержанием и взвесей до 1,0 г/л [57].
Была также разработана технология создания «оторочек» в пластах-коллекторах, имеющая целью разделение отходов и подземных вод, недостаточно совместимых друг с другом.
Направляемые на ту или иную технологическую схему подготовки отходы любой категории контролируют по химическому, радиохимическому составу, при необходимости анализируют физико-химические свойства отходов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные показатели, вязкость, плотность поверхностное натяжение.
Перед удалением в пласт-коллектор проводится отбор проб с регламентированной периодичностью и перечнем анализируемых компонентов, а в случае несоответствия какого-либо параметра, отходы подвергают дополнительной переработке.
Для обоснования безопасности захоронения жидких РАО большое значение имеет задержка распространения радионуклидов в пласте-коллекторе в результате сорбционных процессов, приводящих к переходу нуклидов из жидкой фазы - фильтрата отходов в поровом пространстве пласта-коллектора в твердую фазу -в минеральный скелет горной породы или в виде осадков на ее поверхности.
Под сорбционными процессами понимается группа физико-химических процессов, включающих абсорбцию и адсорбцию, хемосорбцию и ионный обмен. Кроме того, в поровой жидкости - фильтрате отходов и подземных водах могут образовываться осадки слаборастворимых соединений, захватывающие и соосаждающие нуклиды. Разделение этих процессов весьма затруднительно и для их характеристики обычно применяется обобщенный показатель -коэффициент межфазного распределения, равный отношению количества (активности) нуклида, содержащегося в твердой фазе-в породе, к его равновесному содержанию в поровой жидкости.
К ~
где: Л-активность нуклида в породе, Ки/г; С-активность поровой жидкости, Ки/см. Применяется также безразмерный коэффициент межфазного распределения К, равный
где: р -плотность породы, г/cм
Задерживающие свойства подро характеризуются эффективной пористостью «э и фактором задержки R:
где: «о -активная или открытая пористость (пустотность) породы.
Эффективная пористость, учитывающая процессы накопления нуклидов в породах, физически представляет собой отношение общей активности нуклида в единице объема породы (в поровом пространстве и в твердой фазе) к удельной активности в поровой жидкости. Фактор задержки характеризует отношение действительных скоростей перемещения в горных породах воды и взаимодействующего с породами нуклида. Например, при Кр~\ смг, р -2 г/см, «„==0,15 величина составит 2,15 и Л 14,3, т.е. скорость перемещения нуклида под влиянием потока подземных вод будет в 14,3 меньше, чем частичек воды и компонентов, не взаимодействующих с породами.
В общем случае принимается, что величина Кр не зависит от активности нуклида (линейная изотерма сорбции), а межфазное распределение носит равновесный характер, т.е. сколько
сорбировалось нуклида, столько же в последующем и десор-бируется фильтрующейся водой или раствором, не содержащим нуклиды.
Как показывают результаты исследований, первое допущение вполне приемлемо для небольших периодов контакта отходов с породами, что обусловлено микроконцентрациями нуклидов - компонентов отходов. В связи с этим насыщение сорбционных емкостей достигается лип1ь при активностях нуклидов несколько кюри и более. Так, 1 кюри стронция-90 весит 7,34 мг, цезия-137-11,5 мг. Их активность, для которой обычно проводятся миграционные расчеты, не превышает 10" Ки/л, что соответствует 0,07 мкг/л для стронция и 0,11 мкг/л для цезия. В то же время при длительном контакте отходов с породами происходит их «пропитка», в результате этого и вследствие диффузионных процессов увеличивается площадь контакта отходов с породами и, соответственно, возрастание значений Кр с течением времени.
Допущение о равновесности сорбционных процессов является условным и принимается для удобства расчетов миграции нуклидов. В действительности, как было показано в результате исследований, десорбируется только часть ранее сорбированного количества нуклида, оставшаяся часть переходит в растворы значительно медленнее в результате процессов выщелачивания.
Принятые допущения приводят к получению завышенных миграционных характеристик нуклидов в геологической среде, что обеспечивает определенный «запас надежности» расчетов.
Кинетика собственно физико-химических процессов взаимодействия компонентов отходов с геологической средой может не учитываться, т.е. может быть принято, что процессы протекают мгновенно. Вместе с тем перераспределение отходов в сложнопостроенном поровом пространстве горных пород протекает длительное время и сопровождается увеличением эффективной пористости и, за счет изменения открытой пористости По и коэффициента К.
Задерживающие свойства зависят как от типа пород, состава и структуры порового пространства, так и вида нуклидов, форм их нахождения в растворе, его макрокомпонентного состава.
Анализ результатов исследований и наблюдений за распространением загрязнений в геологической среде позволяет выделить четыре основные типа пород по условиям фильтрации и взаимодействия с ними жидких отходов или загрязненных вод (таблица 3.4).
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84