ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Примеси, выщелачиваемые с помощью воды и пара. Практически все из проведенных ранее исследований коэффициентов распределе­ния проводились с использованием простых систем, т. е. систем, со­стоящих из растворенного в чистой воде одного соединения. Кажущий­ся коэффициент распределения K'd определялся по полным концентра­циям элемента в конденсате пара (Cs) и воде (Cw), т. е. в грубом приближении он зависит от отношения Cs /Cw. Описание метода оп­ределения коэффициента K'd можно найти в работе [4, стр. 13 - 28].

Определение химического состава смешанной окись-гидроокис - ной системы, полученной при этих условиях, оказывается весьма сложной задачей, поскольку ионное состояние любого элемента в ра­створе зависит от ионных состояний и растворимостей всех других соединений в растворе.

На основе этого предположения с учетом того, что SiO 2 являет­ся основным компонентом гранита и оказывается относительно рас­творимым соединением, вполне целесообразно предположить, что коэффициент K'j кремнезема будет менее всего зависеть от изменений ионного состояния или растворимостей всех других компонентов, как это следует из эксперимента.

-Фиг. 4.6. Кажущиеся коэффициенты распределения для ионов хлора и ще­лочных металлов [ 4].

На фиг. 4.6 и 4.7 приведены коэффициенты распределения в за­висимости от температуры насыщенного пара. Предварительные ис­следования процесса выщелачивания образцов породы при температу­ре 343°С показали, что наиболее важные радиоактивные изотопы, такие, как Eu, Ru, Се и Со, не выщелачиваются из образцов в доста - 350 300 аи

Температура насыщенного пара, °С

Фиг. 4.7. Кажущиеся коэффициенты распределения для АІ, В, Sb и Si02 [4].

Точных количествах для непосредственного обнаружения методом гамма-спектроскопии. Более того, даже выщелачиваемые радиоактив­ные элементы, такие, как Sb и Cs, присутствуют в воде в таких не­значительных количествах, что эти величины чуть выше порога чув­ствительности при обнаружении вещества в пробах воды. Остается невыясненным вопрос, обусловлена ли низкая концентрация этих ра­диоактивных изотопов 1) радиоактивным распадом вследствие воз­раста образцов (~6 лет), 2) низкой скоростью процесса выщелачива­ния или 3) нерастворимостью соединений, содержащих радиоактивные изотопы. Если низкие концентрации радиоактивных элементов об­Условлены процессами (1) или (2), то изотопное разбавление, вызыва­емое активацией нейтронами, сделает возможным определение коэф­фициентов распределения для интересующих нас радиоактивных эле­ментов. Поэтому в воду были добавлены такие элементы, как Cs, Sb, Ru, Со и Се в количестве по 50 мг/л в виде соединений типа окислов или нитратов. В отдельных сериях опытов в виде окисла был введен также элемент Ей в количестве 50 мг/л. При этом потребовалось отделение Ей от других - изотопов, с тем чтобы исключить возможные помехи в счете, обусловленные сложным характером спектра гамма- излучения Ей.

Полученные на основании активационного анализа результаты показывают, что практически одни и те же элементы доминируют в растворе, т. е. малые количества Sb (максимум ~2 мг/л) и Cs (мак­симум ОД мг/л). В пробах водной или паровой фаз обнаружены так­же незначительные количества Со, однако уровень концентрации Со таков, что его можно отнести к продуктам коррозии таких материа­лов, как инконель или нержавеющая сталь. Другие вводимые элемен­ты, такие, как Ru, Се и Ей, не присутствовали в заметных количе­ствах. Отсюда сделан вывод, что низкие концентрации этих элемен­тов в паре и воде объясняются низкой растворимостью химических соединений, в которых они присутствуют.

Расчетные значения коэффициентов распределения приведены в табл. 4.4 и на фиг. 4.6 и 4.7. Ожидалось, что в простой системе коэффициенты распределения не будут зависеть от концентрации и температуры вблизи значения критической температуры. Вследствие сложной химической природы исследуемой системы такое простое соотношение не выполняется. Для некоторых анализируемых компо­нентов, например, натрия, обнаружена инверсия растворимости в воде.

Данный результат не является неожиданным, поскольку извест­но, что силикат натрия характеризуется инверсией растворимости.

1,При проведении эксперимента в воду добавляли 50 мг/л указанного элемента в виде окисла или нитрата.

Анализ отложений в автоклаве. По окончании исследований про­цесса выщелачивания образцов пород было обнаружено, что стенки автоклава покрыты плотными хлопьевидными отложениями, выходя­щими за пределы наблюдаемого уровня воды. Вещество этих отложе­ний было устойчивым по отношению к концентрированной соляной кислоте, азотной кислоте, царской водке и 50%-ному раствору каус­тика даже при нагревании до ~90°С. Единственным эффективным методом растворения отложений оказалось погружение их на 3 - 5 ч в 48%-ный раствор плавиковой кислоты. Для идентификации отложе­ний на стенках автоклава был проведен химический и радиохимиче­ский анализ. Результаты этого анализа приведены в табл.. 4.5 и 4.6.

Согласно результатам, представленным в табл. 4.5, образование хлопьев происходило в основном за счет испарения и, возможно, раз­брызгивания непосредственно над уровнем воды. Это, очевидно, вы­текает из того факта, что обнаруженные радиоактивные компоненты имеют приблизительно такое же соотношение элементов, что и ком­поненты, присутствующие в пробе воды.

Таблица 4.5

Продолжение табл. 4.6

0,004 0,1 0,009 15