Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

Влияние состава и сложения горных пород

Степень поглощения продуктов деления зависит от типа горных пород, т. е. от их минералогического, химического и механического состава, а также от структуры и сложения породы. Так, например, найдено, что из одного и того же объема растворов с концентрацией >1,2 • 10~3 мг-экв/л цезия при использовании навески грунта 30 г/л сорбируется песка­ми 50%, суглинками и глинами 90% исходного количества (В. И. Спицын с сотрудниками, 1959). Плутоний, почти не­зависимо от состава раствора, поглощается почвой на 99,9%, а туфом — только до 96% (Р. М. Алексахин, 1963; Christenson и др., 1958).

В табл. 8 и 9 приведены коэффициенты распределения для некоторых радиоизотопов. Коэффициенты, приведенные в табл. 8, были получены при поглощении радиоизотопов различными природными сорбентами из разбавленных рас­творов (0,001 М). Коэффициенты табл. 9 характеризуют распределение некоторых радиоизотопов между природны­ми сорбентами и водой гидрокарбонатнокальциевого со­става.

Таблица 8

Коэффициенты распределения для радиоизотопов некоторых элементов (по данным Higgens, f959J

Сорбент

Cs

Sr

Y

Се

Ru

Каолинит

100000

576

8 270

50 000

505

Иллит

4 490

416

2 890

12 500

97

Глина

3 530

221

16 600

12 500

166

Песчаный суглинок

4 490

35

408

545

92

Каолинит с монтмориллонитом

4 ПО

505

12 500

12 500

120

Монтмориллонит с каолинитом

100 000

666

7 100

50 000

273

Грунт, богатый перегноем

7 590

2 470

33 200

49 900

1 560

Таблица 9

Распределение некоторых радиоизотопов между природными сорбентами и водой

Коэффициент распределения

Наименование породы

Место взятия образца

1 !Супесь пролювнальная

2 .Глина пролювияльная

3 ;Суглинок, моренный

4 Глина, верхнеюрская, черная

5 [Песок среднезернистый, четвер - і тичный, древнеаллювиальный

6 ІПесок мелкозернистый, флювио - I гляциальный

7 ІПесок мелкозернистый, слюдис - j тый, глауконитовый, верхне - і юрский

8 ІПесок среднезернистый, аллюви - I альный

9 (Песчаник черный, мелкозернис • тый, верхнеюрский с фосфо і ритами

(Московская область •Щемилово, Москва

І

! То же

(Щукино, Москов - І екая область Щемилово, Москва

18,7 , 40—45 16,9

1,5—3,5 1,5 і

І |

14—17 j 1,6,

19,6±21,5- 1,9 і 2,0 ±3,0 і 1,7 , 25—26 > 1,0

45,6 ±3,7 443 ± 116 і — J 3 975 ± 982

409±49 1 470±250; 29,8±2,6 |l0 323± 1 779

207 + 43 4 800 j 1920+123 574

199 і 6100 і 390' ! 6 000

J І

9,5 ± 1,0 j 639 ± 150s 18.9 + 6,3 ! 875+160

7,7 ±0,5 і 549 ±77 15,6 ±4,4 ' 770 ±97

12,6і 1,0 j 1 157±214 20,7x7,6 1 107±230

8,4 ±0,6 j 760 і 460 ±22 480

5,9 ±1,2 : 1 954 ±550 33,6+16,6 66±30

Из данных, приведенных в табл. 8 и 9, видно, что раз­личные природные сорбенты в разной степени поглощают один и тот же радиоизотоп. Поглощение радиоизотопов рыхлой горной породой в значительной степени определяет­ся механическим составом последней, что можно видеть из данных табл. 5, где приведены величины коэффициента распределения стронция-90 между различными разностями песка и природной гидрокарбонатной водой, имеющей мине­рализацию 200—300 мг/л.

Данные табл. 5 показывают, что с увеличением содержа­ния глинистых и пылеватых частиц увеличивается сорбци - онпая способность песков. При этом особенно большое влияние на поглощающую способность песков оказывает присутствие глинистых частиц.

Наглядным примером влияния содержания глинистых частиц на коэффициент распределения стронция-90 между сорбентом и раствором могут служить результаты, приве­денные в табл. 10.

Таблица 10

Влияние содержания глинистых частиц в сорбенте на поглощение стронция-90

Содержание кварце­вого песка, грамм

20

19,8

19,6

19,0

18,0

16,0

10,0

-

Содержание глины, грамм

-

0.2

0,4

1,0

2,0

4,0

10,0

20,0

Коэффициент распределения

0,9 ± 0,14

1,8 ± 0,14

2,7 ±

0,15

5,54 ± 0,55

ЮЛ ± 1,6.

21,7 ± 3,9

86,2 ± 20,2

207 ±

43

В опыте в качестве сорбента был использован кварцевый мелкозернистый песок и измельченная выше 125 меш мо­ренная глина. Раствором служила вода гидрокарбонатно­кальциевого состава, содержащая стронций-90 в количестве 1,5 • 10~8 кюри/мл.

Из данных табл. 10 видно, что с ростом содержания глины в сорбенте увеличивается коэффициент распределе­ния стронция-90.

Степень сорбции радиоизотопов, которые поглощаются по физико-химическому механизму, определяется не только механическим составом породы, она зависит и от катионо - обменной емкости породы. Наглядным примером этого мо­гут служить величины коэффициентов распределения строн­ция-90 между различными глинами и природной гндрокар - бонатной водой, приведенные в табл. 11.

Таблица 11

Распределение стронция-90 между глинистыми породами и водой

Суммарный гра­

Нулометрический состав и % (фрак-

К

R

2

S

Ции

В мм)

= г ^

Н

Наименование

Место отбора

1 s

| я

І і

Породы

Образца

И и

Ю о

S «

Ef 4 В g

So.

П с

2 я £ *

Fs

Iе?

С-Ї

О"

І 1

Ей s§

2 V

О д

S ь а оОи

Воя

U о

Ев

Є2

8g V - СО

Ро

Й а L

С о о X я а.

1

Супесь четвер­тичная

Г. Пинск

2,3

60,0

32,2

6,8

5,1

І 9,8 ± 1,7

2

Глина четвер­тичная

Г. Пинск

9,5

0,2

35,8

40,5

23,5

12,0

58,3 ±13,9

3

Суглинок чет­

Г. Тисменица

8,3

25,6

46,5

27,9

7,1

18,1 ±0,6

Вертичный

Станиславской

Области

4

Глина четвер­

То же

7,5

_

32,4

50,5

17,1

11,5

42,7 ±1,8

Тичная

При сравнении этих данных можно видеть, что чем выше катионообменная емкость сорбента, тем больше коэффици­ент распределения стронция-90. Катионообменная емкость природного сорбента зависит также от того, какие минера­лы слагают данную горную породу.

Изучение сорбции радиоизотопов стронция на различ­ных минералах было проведено с природной водой гидро- карбонатнокальциевого состава, содержащей стронций-90 в количестве 1,5- Ю-8 кюри/мл. При этом были использова­ны основные породообразующие минералы. Степень измель­чения минералов была выше 0,25 мм. Отношение количест­ва природного сорбента к объему раствора, исключая группу глинистых минералов, равнялось 1 : 1,5. Отношение твердой фазы к жидкой для глинистых минералов было равно 1 :5. Исследуемые минералы перемешивались с рас­твором до наступления равновесного распределения строн­ция-90 между сорбентом и раствором.

Результаты исследования приведены в табл. 12. Наряду с определением коэффициента распределения стронция-90 между минералом и природной водой была установлена

Группа окислов Кварц 0,33 ±0,02

Гематит 1,65 ±0,13

Магнетит 3,58 ±0,09

Лимонит 24,7 ±2,6

Хальцедон 45,7 ±5,6

Таблица 12

Поглощение стронция<90 природными сорбентами

Коэффициент распределения стронция-90

Катионообменная емкость поглощения в мг-экв/100 г

Наименование минералов

Группа алюмосиликатов без добавочных анионов

Микроклин

Альбит

Оливин

Жедрит

Роговая обманка

Сподумен

Лабрадор

Нефелин

Диопсид

Альмандин

Биотит

Мусковит

Дамурит

Хлорит

Тальк

Змеевик

Вермикулит

Каолин

Бентонит

Кил

Апатит Фосфорит

0,97 ±0,13 0,98 ±0,15 1,41 ±0,01 1,57±0,16 1,46 + 0,02 3,1 ±0,4 3,8 ±0,5 7,5 ±0,3 7,15 ±0,47 4,00±0,19

Грума слюд, хлорита и талька

54,3 ±2,0 32,7 ±4,0 4,56 ±0,19 2,58 ±0,15 2,46 ±0,44 39,2 ±9,4 73,9 ±7,4

Группа глинистых минералов 15,2 ±0,5 430 ±123 367 ±55,6

Группа фосфатов

I 2,0 ±0,3 I 87,3 ±12,3

Группа карбонатов


Кальцит

Магнезит

Доломит

3,82 ±0,29 0,93 ±0,03 6,7 + 0,4

2,0

0,3

1,32

Группа сульфатов

Гипс

Целестин

1,11 ±0,02 2,98 ±0,19

2,3 0,4

Катионообменная емкость поглощения для каждого иссле­дованного минерала.

Величины коэффициентов распределения стронция-90, приведенные в табл. 12, показывают, что из всех наиболее распространенных минералов, которые слагают различные горные породы, большей поглощающей способностью обла­дают глинистые минералы. Относительно повышенной сорб- ционной способностью характеризуются фосфорит, халце­дон, лимонит, змеевик, мусковит, т. е. те минералы, кото­рые имеют сравнительно большую катионообменную ем­кость поглощения. Наибольшее количество стронция-90 сор­бируется глинистыми минералами группы монтмориллони­та. Следовательно, глинистые породы, состоящие из кила или бетонита, будут обладать большей сорбционной способ­ностью по отношению к радиоизотопам, сорбирующимся по физико-химическому механизму поглощения, чем породы, которые состоят из каолина.

Степень поглощения микроколичеств цезия различными минералами подобно стронцию в основном определяется их катионообменной емкостью. Но наряду с этим поглоще­ние зависит от способности цезия сорбироваться специфи­чески на некоторых минералах. Tamura и Jacobs (1960), изучая поглощение цезия монтмориллонитом, вермикулитом, иллитом и каолином, установили, что наибольшее количест­во цезия сорбируется иллитом, несмотря на то что он обла­дает катионообменной емкостью, в 7 и 4 раза меньшей по сравнению с монтмориллонитом и вермикулитом соответст­венно. Кроме того, цезий хорошо сорбируется каолином, который имеет относительно низкую емкость поглощения (0,087 мг-экв/г).

Такое специфическое поглощение цезия объясняется тем, что величина его радиуса близка к расстоянию между плоскостями кристаллов иллита и каолина, благодаря чему он внедряется в межплоскостные пустоты этих материалов.

В литературе имеются материалы по влиянию различ­ных горных пород на сорбцию урана. Так, по данным Davey и др. (1956), уран поглощается до 2 мг-экв/100 г смеси, со­стоящей из глины, песка и уранового минерала, содержаще­го 0,1—0,2% окиси урана. Goldstaub и др. (1955) нашли, что 50—60 мг-экв урана могут быть поглощены 100 гвоздушно - сухого монтмориллонита в Н-форме из уранилнитратных и ацетатных растворов.

Е. В. Рожкова и др. (1958), изучая сорбцию урана в оса­дочных породах, установили, что при поглощении урана из растворов сернокислого уранила и уранилкарбоната ам­мония и натрия с концентрацией Ю-3 г/л наибольшей сорб - ционной емкостью обладает бурый слабо метаморфизиро - ванный уголь. Он может поглощать до 87,4 мг/экв U022+ на 100 г сорбента. Бурый уголь и гуминовая кислота обла­дают сорбционной емкостью по отношению к U022+, равной 19,2 мг-экв/100 г и 12,4 мг-экв/100 г соответственно. Шунгит сорбирует до 4,1 мг-экв U022+ на 100 г. Сорбционная ем­кость коксового угля почти в 50 раз меньше, чем гуминовой кислоты. Фосфориты сорбируют 24,4 мг-экв U022+ на 100 г. Апатит поглощает уран в меньшем количестве (2,9 мг - экв/100 г).

Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

Требования к устройству пунктов захоронения жидких радиоактивных отходов и к режиму их эксплуатации

При оценке санитарной надежности захоронения жид­ких радиоактивных отходов в поглощающие горизонты, кро­ме определения распространения в подземных водах радио­активных веществ, в ряде случаев может еще возникнуть необходимость прогнозирования еще следующих явлений: …

О возможном движении радиоактивных веществ в виде комплексных соединений

Из приведенного ранее материала следует, что распро­странение в подземных потоках радиоактивных веществ, сорбируемых горными породами, значительно замедлено по сравнению с движением самих загрязненных вод. Кроме того, как показывают лабораторные экспериментальные …

Распространение радиоактивных веществ, поступающих через одиночную совершенную поглощающую скважину

Наиболее простой схемой движения грунтовых вод от поглощающей совершенной скважины является та, у ко­торой ненарушенный уровень этих вод (при отсутствии работы поглощающей скважины) образует горизонтальную поверхность. Схема движения воды от …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.