 |
 |
 |
 |
№№ п/п | Нуклид | Сдкб | Kf, см/г | Фактор задержки, R | Десорбция, % |
1. 2. 3. 4. 5. | Стронций-90 Рутений-106 Цезий-137 Церий-144 Плутоний-239 | 5-10 910 2,710 8 10 10 | 35-37 7-14 60-90 110-140 | 200-300 45-85 350-450 95-115 500 - 625 | 5,5-9,0 1,4-4,0 1,5-2,0 1,5-4,0 3-6 |
Примечание: С-содержание нуклида в отходах.
Жидкая фаза таких отходов не является стабильной, в пластовых условиях происходит выпадение осадков главным образом гидроокисных соединений алюминия, что способствует удалению из раствора всех коллоидных и псевдоколлоидных форм радионуклидов в твердой фазе. Гидроокись алюминия является хорошим сорбентом и выполняет эту роль в системе отходы - подземные воды для микроконцентраций нуклидов. Межфазное распределение характеризуется высокими значениями Кр, особенно для элементов, образующих с анионом осадка труднорастворимые соединения (церий, плутоний). Стронций и цезий поглощаются из раствора по механизму ионной адсорбции на поверхности осадка, так как в щелочных средах при гидратированная окись алюминия является кати-
онообменником.
Менее других нуклидов накапливается в твердой фазе рутений, который находится в подобной среде в виде крупных гидролизованных ионов, имеющих отрицательный заряд, но и в этом случае скорость миграции нуклида будет более чем в 10 раз ниже, чем собственно воды и компонентов, не взаимодействующих с породами.
Отмечено достаточно прочное закрепление нуклидов на породах. При фильтрации через зону сорбции чистой воды в нее переходит не более 10% нуклидов, находящихся в твердой фазе, остальные нуклиды могут переходить в воду по схеме выщелачивания, т.е. весьма замедленно, в течение длительных периодов времени. Обусловленые этими процессами содержания нуклидов в подземных водах будут существенно ниже ДКб.
Задерживающие свойства песчано-глинистых пород по отношению к нетехиологическим слабощелочным отходам радиохимических предприятий
Технологические отходы радиохимических предприятий представляют собой более сложные системы, характеризуются большим солесодержанием и активностью. Из направляемых на захоронение выделяются два основных типа отходов: щелочные и кислые.
Общий характер поведения щелочных отходов в поровом пространстве пласта-коллектора в целом близок к рассмотренному для нетехнологических. Однако значение Кр ниже из-за высокого солевого фона (см. таблицу 3.10). Количество поглощенных катионов (цезий, стронций) непосредственно породами будет определяться емкостью катионного обмена. Известно, что в щелочных средах в результате участия в обменных реакциях протонов гидроксильных группу Si -ОН и А1 -ОН, расположенных на боковых гранях кристаллов глинистых минералов, величина обменной емкости увеличивается [41]. Для гидролизованных форм нуклидов (рутений, плутоний) ионный обмен вряд ли будет осуществляться, но возможны другие механизмы - осаждение продуктов гидролиза, физическое удержание коллоидных частиц.
Таблица 3.10
Задерживающие свойства песчано-глинистых пород по отношеиню к технологическим щелочным отходам радиохимических предирияшн
№№ п/п | Нуклид | Со Сдкб | К, см/т | Фактор задержки, R | Десорбция, |
1. 2. 3. 4. | Стронций-90 Рутений-106 Цезий-137 Плутоний-239 | 2,5-10« 6,7-10* 6.10» 1,410 | 5,5-7,0 6,0-10,5 4,5-6,5 40-95 | 26-33 30-50 30-30 200 - 460 | 16-31 12-30 11-13 10-15 |
По данным исследований М. К. Савушкиной (ИФХ РАН), при взаимодействии щелочных отходов с песчано-глинистыми коллекторскими породами происходит преобразование диоксидов кремния и алюминия, которые в последующем переходят в цеолитоподобные минералы. Их сорбционные свойства существенно выше, чем пород.
Направляемые на захоронение технологические отходы в кислой среде содержат в качестве макрокомпонентов помимо солей нитрата натрия растворимые комплексы, включаю-
щие ионы тяжелых металлов -продуктов коррозии: железо, хром, марганец, никель. При удалении таких отходов без подготовки вследствие взаимодействия отходов с породами происходит резкое снижение кислотности, выпадение в осадок слаборастворимых гидроокисей, захватывающих и соосажда-ющих нуклиды. Высокое накопление в породах при этом может привести к перегреву пласта, возникновению предпосылок аварийных ситуаций. Для стабилизации растворов и ограничения накопления нуклидов, с одной стороны, снижения кислотности с целью уменьшения агрессивности отходов, с другой, применяется комплексование легкогидролизующихся катионов путем введения при подготовке отходов различных комплексующих реагентов, например уксусной кислоты. При этом удается снизить кислотность до рН 2-3 и стабилизировать гидролизующиеся катионы тяжелых металлов путем образования ацетатных комплексов. В результате снижается накопление нуклидов в породах и их задерживающие свойства. Характеристика задерживающих свойств песчано-глинистьгх пород для таких систем приведена в таблице З.П.
Таблица 3.11
Задерживающие свойства песчаиочлинистых оород по отношению к технологическим кислым отходам радиохимических предприятий
Нуклид | сдгв | К„ см/г | Фактор задержки, R | Десорбция, | |
2. 3. 4. 5. 6. 7. | Стронций-90 Рутений-106 Цезий-137 Церий-144 Нептуний-237 Плутоний-239 Америций-241 | 110 7Т0 2-10 6,5-Ю» 1(Р 10 10* | 1,2-1,3 1,3-1,6 2,7-2,8 1,0-1,6 1,8-2,3 1,4-1,6 1,1-1,2 | 6-9 6-7 13 4-8 9-11 13-30 5-6 | 21-22 0,5-1,2 0,7-1,3 12-19 8-40 0,5-3,0 18-20 |
В результате исследований было установлено, что ацетат-ш>1е комплексы обладают ограниченной устойчивостью и разрушаются в пласте под воздействием температуры, радиационного облучения, в результате уменьшения кислотности. Вследствие этих явлений развиваются процессы гидролиза, образуются осадки гидроксидов, например железа и алюминия, что обуславливает рост A, до значений, близких к пока-
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