Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор"

Проведен ориентировочный расчет пределов активности изотопа стронций-90 в хранилищах комплекса «Вектор» на основе литературных данных о защитных свойствах, присущих исключительно природным компонентам естественных барьеров при миграции радионуклидов в верхней зоне грунтового водоносного горизонта. П...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автор:	Ольховик, Ю.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України 2015
Назва видання:	Ядерна та радіаційна безпека
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105005
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор" / Ю.А. Ольховик // Ядерна та радіаційна безпека. — 2015. — № 3. — С. 43-48. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-105005
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1050052016-08-05T03:02:25Z Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор" Ольховик, Ю.А. Проведен ориентировочный расчет пределов активности изотопа стронций-90 в хранилищах комплекса «Вектор» на основе литературных данных о защитных свойствах, присущих исключительно природным компонентам естественных барьеров при миграции радионуклидов в верхней зоне грунтового водоносного горизонта. Показано, что хранилища для захоронения радиоактивных отходов (РАО) на комплексе «Вектор» имеют значительный потенциал обеспечения безопасного размещения кондиционированных РАО даже исходя из защитных свойств только естественного сорбционного барьера в водонасыщенном слое. Проведено орієнтовний розрахунок меж активності ізотопу стронцій-90 у сховищах комплексу «Вектор» на основі літературних даних про захисні властивості, характерні для винятково мінеральних компонентів природних бар’єрів під час міграції радіонуклідів у верхній зоні ґрунтового водоносного горизонту. Показано, що сховища для захоронення радіоактивних відходів (РАВ) на комплексі «Вектор» мають значний потенціал забезпечення безпечного розміщення кондиційованих РАВ навіть виходячи із захисних властивостей тільки природного сорбційного бар’єра у водонасиченому шарі. Almost all treated low- and intermediate-level radioactive waste of Ukraine is planned to be stored at the Vector site. All facilities at the Vector site are surface type repositories requiring post-closure safety assessment. If engineered barriers are damaged after closure, it is necessary to evaluate migration of radionuclides in groundwater aquifers after downward migration in the rocks of the aeration zone, and further radiation exposure. The paper presents approximate calculation of strontium-90 isotope activity limits in the Vector facilities according to published data on protective features peculiar for natural components of the natural barriers during radionuclide migration in the upper area of soil aquifer. Individual annual effective dose for the critical group of the Vector site is limited to 0.3 mSv. The research considers three options for hypothetical destruction of engineered barriers in which 90Sr enters the top layer of Quaternary aquifer. It is shown that radioactive waste disposal facilities at the Vector site have significant potential to ensure safe disposal of conditioned radwaste even based only on natural protective properties of sorption barrier in water-saturated layer. 2015 Article Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор" / Ю.А. Ольховик // Ядерна та радіаційна безпека. — 2015. — № 3. — С. 43-48. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2073-6231 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105005 621.039.7 ru Ядерна та радіаційна безпека Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Проведен ориентировочный расчет пределов активности изотопа стронций-90 в хранилищах комплекса «Вектор» на основе литературных данных о защитных свойствах, присущих исключительно природным компонентам естественных барьеров при миграции радионуклидов в верхней зоне грунтового водоносного горизонта. Показано, что хранилища для захоронения радиоактивных отходов (РАО) на комплексе «Вектор» имеют значительный потенциал обеспечения безопасного размещения кондиционированных РАО даже исходя из защитных свойств только естественного сорбционного барьера в водонасыщенном слое.
format	Article
author	Ольховик, Ю.А.
spellingShingle	Ольховик, Ю.А. Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор" Ядерна та радіаційна безпека
author_facet	Ольховик, Ю.А.
author_sort	Ольховик, Ю.А.
title	Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор"
title_short	Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор"
title_full	Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор"
title_fullStr	Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор"
title_full_unstemmed	Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор"
title_sort	естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "вектор"
publisher	Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
publishDate	2015
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105005
citation_txt	Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор" / Ю.А. Ольховик // Ядерна та радіаційна безпека. — 2015. — № 3. — С. 43-48. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Ядерна та радіаційна безпека
work_keys_str_mv	AT olʹhovikûa estestvennyjsorbcionnyjbarʹernaétapepassivnogokontrolâploŝadkikompleksavektor
first_indexed	2025-07-07T16:11:35Z
last_indexed	2025-07-07T16:11:35Z
_version_	1837005219670523904
fulltext	ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 3(67).2015 43 УДК 621.039.7 Ю. А. Ольховик ГУ «Институт геохимии окружающей среды» НАН Украины,  г. Киев, Украина Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса «Вектор» Проведен ориентировочный расчет пределов активности изотопа  стронций-90  в  хранилищах  комплекса  «Вектор»  на  основе  литератур- ных  данных  о  защитных  свойствах,  присущих  исключительно  природ- ным  компонентам  естественных  барьеров  при  миграции  радиону- клидов  в  верхней  зоне  грунтового  водоносного  горизонта.  Показано,  что  хранилища  для  захоронения  радиоактивных  отходов  (РАО)  на  комплексе  «Вектор»  имеют  значительный  потенциал  обеспече- ния безопасного размещения кондиционированных РАО даже исходя  из  защитных  свойств  только  естественного  сорбционного  барьера  в водонасыщенном слое. К л ю ч е в ы е   с л о в а:  поверхностное  хранилище,  захоронение  радиоактивных отходов, естественный барьер, мелкозернистый песок,  сорбция, радионуклиды, предел активности. Ю. О. Ольховик Природний сорбційний бар’єр на етапі пасивного контролю майданчика комплексу «Вектор» Проведено орієнтовний розрахунок меж активності  ізотопу строн- цій-90  у  сховищах  комплексу  «Вектор»  на  основі  літературних  даних  про захисні властивості, характерні для винятково мінеральних компо- нентів природних бар’єрів під час міграції радіонуклідів у верхній зоні  ґрунтового водоносного горизонту. Показано, що сховища для захоро- нення  радіоактивних  відходів  (РАВ)  на  комплексі  «Вектор»  мають  зна- чний потенціал забезпечення безпечного розміщення кондиційованих  РАВ навіть виходячи із захисних властивостей тільки природного сорб- ційного бар’єра у водонасиченому шарі. К л ю ч о в і   с л о в а:  поверхневе  сховище,  захоронення  радіоактивних  відходів,  природний  бар’єр,  дрібнозернистий  пісок,  сорбція, радіонукліди, межа активності. © Ю. А. Ольховик, 2015 И спользование в Украине ядерных энергетиче- ских установок вызывает необходимость без- опасного захоронения образующихся при этом радиоактивных отходов (РАО). С этой це- лью в соответствии с действующим ядерным и природоохранным законодательством на площадке «Век- тор» общей площадью S = 160 га предусматривается строи- тельство ряда объектов, предназначенных для обращения с РАО, в том числе хранилища для хранения высокоак- тивных и долгоживущих РАО, а также хранилища для за- хоронения короткоживущих низко- и среднеактивных РАО. Проектируемые хранилища должны обеспечить захоро- нение низко- и среднеактивных твердых РАО в объеме около 690,0 тыс. м3. На площадке «Вектор» планируется размещение практически всех РАО Украины (кондиционированных либо для переработки) от Чернобыльской АЭС, предприя- тий зоны отчуждения, действующих АЭС Украины, госу- дарственных межобластных специализированых комбина- тов ГК «УкрГО Радон». Согласно принятым проектным решениям, все размещаемые на площадке «Вектор» храни- лища являются хранилищами поверхностного типа, для ко- торых требуются разработка и реализация инженерных и эксплуатационных мероприятий как на период эксплуа- тации установки для захоронения, так и после закрытия. В хранилищах комплекса «Вектор» для предотвраще- ния потенциального радиологического воздействия пред- усматривается система инженерных барьеров, основными компонентами которых являются: матрица, в которую включены радионуклиды (РН); железобетонный контейнер; монолитные железобетонные секции с водоизолирую- щим слоем; многослойный противофильтрационный экран. Естественными барьерами для хранилищ комплекса «Вектор» являются геологические и гидрогеологические особенности месторасположения хранилищ РАО, ко- торые должны обеспечивать надежную изоляцию РАО от окружающей среды либо минимизировать влияние РН на природные компоненты при их выщелачивании из тела захоронения. В случае возникновения чрезвычайных ситуаций, при- водящих к разрушению инженерных барьеров на этапе после закрытия, нужно оценить особенности миграции радионуклидов в грунтовом водоносном горизонте (ГрВГ) после нисходящей миграции в породах зоны аэрации и дальнейшего формирования дозовых нагрузок. Исходя из существующих радиационно-гигиенических регламентов ограничения текущего облучения крити- ческой группы населения, при принятии определенных допущений о свойствах вмещающих осадочных пород, можно выполнить консервативную оценку активности, безопасную для размещения радионуклидов на площадке комплекса «Вектор». В общем случае расчет пределов активности — часть итеративного процесса разработки конкретной системы захоронення и формирования техногенно-геологической системы «комплекс хранилища РАО — геологическая среда зоны его влияния», на которую влияет множество факторов, таких как практика эксплуатации, проект хра- нилища, сорбционно-фильтрационные свойства геологи- ческой среды на площадке и характеристики отходов. Предлагаемая оценка пределов активности носит крайне консервативный характер и базируется на факторе сорбцион ной емкости песчаных грунтов к РН и гидрогео- логических особенностях ГрВГ четвертичных отложений. 44 ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 3(67).2015 Ю. А. Ольховик Основной целью захоронения радиоактивных отхо- дов является защита людей и охрана окружающей среды в долгосрочной перспективе, в том числе после закрытия хранилища для захоронения. Вследствие деградации ин- женерно-технических компонентов и переноса радиону- клидов с установки природными процессами в этот период могут произойти миграция радионуклидов в биосферу и последующее облучение людей. Для того чтобы обеспе- чить обоснованную уверенность в том, что дозы и риски облучения населения в долгосрочной перспективе не бу- дут превышать граничных доз или обусловленных риском ограничений, целесообразно выполнить оценку защитных свойств, присущих исключительно природным компонен- там площадки комплекса производств «Вектор». Временные рамки. При выполнении оценки принима- ется, что период эксплуатации хранилищ для захоронения РАО комплекса «Вектор» включает три этапа со следую- щими временными рамками [1]: этап 1 — строительство, эксплуатация, снятие с эксплуа- тации всех объектов для обращения с РАО — завершается че- рез 200 лет с момента первого размещения РАО в хранилищах (Т0 + 200). Условно в качестве Т0 можно принять 2013 год, ко- гда в отсеке специально оборудованного приповерхностного хранилища для захоронения твердых РАО на площадке ком- плекса производств «Вектор» (СОПХТРО) была размещена первая партия кондиционированных отходов ЧАЭС; этап 2 — активный административный контроль — на- чинается после завершения этапа 1. Длительность этапа 2 оценивается в 300 лет, т. е. окончание этапа предполага- ется в момент Т0 + 500. В это время выполняются обслу- живание, мониторинг, ремонт противофильтрационного барьера хранилищ; этап 3 — деградация инженерных барьеров. При этом продолжает существовать минимизированная зона от- чуждения (МЗО) с ограниченным доступом, включающая площадку «Вектор». В период существования МЗО в ее границах население не проживает. В отдаленный период возможны прекращение существования МЗО и прожива- ние населения на местах захоронения РАО. Гидрогеологические условия площадки «Вектор». Особен- ности гидрогеологических условий территории определя- ются ее геоморфологической приуроченностью к водораз- делу долин рек Припяти и Ужа. В пределах разведанной глубины залегают водоносный комплекс четвертичных отложений водораздельных про- странств и водоносный горизонт эоценовых отложений. Мощность зоны аэрации колеблется от 10,9 до 24 м, пре- имущественно в пределах 18—21 м. Водоносный комплекс четвертичных отложений при- урочен к толще среднечетвертичных флювиогляциаль- ных отложений, а также подстилающих их нижнесредне- четвертичных аллювиально-флювиогляциальных пород. Воды рассматриваемого комплекса, как правило безнапор- ные, залегают первыми от поверхности. Водовмещающими являются пески различного гра- нулометрического состава, преимущественно пылеватые и мелкозернистые с прослоями супесей и суглинков. Они характеризуются среднеплотным и плотным сложением, содержат лишь маломощные линзы прослоев глинистых песков. Региональным водоупором являются мергельные глины киевской свиты эоцена. Типичный инженерно-геологический разрез по дан- ным Киевского института инженерных изысканий «Энергопроект» приведен на рис. 1. Грунтовые воды зафиксированы на абсо лютных отметках 123,1—124,2 м. Направ ление движения потока грунтовых вод северо-восточное, к р. Припять. Уклон потока в среднем составляет 0,002. Химический состав грунтовых вод площадки близок к составу вод на раз- ных участках зоны отчуждения, мг/л: HCO3 — 30,1…125,1; Cl — 2,9…43,7; SO4 — 0,4…73,2; NO3 — 0…8,7; Ca++ — 3,0…37,9; Mg++ — 1,1…8,1; Na+ — 0,7…32,6; K+ — 0,5…19,5; NH4 + — 0…1,0. Водородный показа тель — 5,3…7,8. Сорбционные процессы. Многочислен- ные исследования песчаных грунтов зоны отчуждения однозначно связывают сорбцию РН с наличием в составе пес- ков глинистых минералов, представ- ленных в основном монтмориллонитом, каолинитом, гидрослюдами, которые со- средоточены в мелкодисперной фракции и имеют повышенные показатели удель- ной поверхности. Сорбционные свойства грунта характеризуют коэффициентом распределения Kd, который определяется отношением равновесных концентраций компонента (в данном случае РН) в ми- неральном каркасе грунта и в контакти- рующем растворе: Kd = Ат/Аж. Для мелкодисперных песков, слага- ющих зону аэрации и зону активного водообмена в районе пункта временной локализации радиоактивных отходов (ПВЛРО) «Рыжий лес», ранее в лабора- торных условиях получены изотермы ад- сорбции 90Sr [2]. Отмечена линейная зависимость коэф- фициента распределения Kd от содержа- ния в песке второй надпойменной террасы фрак ции — 0,06 мм. При этом для кон- центра ций 90Sr в диапазоне до 40 Бк/мл характерен линейный характер изотерм ад- сорбции (изотермы Генри), что указывает на постоянное значение Kd. Сорбцион- ная способность глинистых минералов опре деляется как термодинамическими Песок мелкий, плотный, с прослоями супеси Песок пылеватый, плотный, с прослоями супеси Супесь песчанистая, иногда с прослоями песка Суглинок мелкий, песчанистый, иногда с прослоями супеси и мелкого песка Песок средней крупности, плотный. однородный Рис. 1. Типичный инженерно- геологический разрез Скв. 8520 ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 3(67).2015 45 Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса «Вектор» характеристиками образуемых ими соединениями с РН, так и кинетическими параметрами взаимодействия РН с центрами сорбции, присущими указанным минералам. Модельные эксперименты по изучению динамики по- глощения глинами 90Sr показали, что на протяжении пер- вых суток глинами поглощалось более 95 % радионукли- да. Для 137Cs степень поглощения еще выше и достигает 99,8 % [3]. Исследования механизма сорбции РН на глинистых минералах указывают на наличие в них нескольких цент- ров сорбции, которые могут располагаться на внешней по- верхности, а также в межслоевом пространстве [4]. Еще один тип обменных центров приурочен к разорванным связям на краях кристаллов глинистых минералов [5]. Многообразие механизмов сорбции приводит к одновре- менному нахождению в глинистых минералах ионооб- менной и фиксированной форм соответствующего ради- онуклида [3]. Однако эти формы достаточно устойчивы, и при промывке образцов водой природного гидрохими- ческого состава заметной десорбции РН не происходит [2]. Десорбция ионообменной формы зафиксированного на глинистых минералах РН возможна только при изме- нении гидрохимического состава раствора. Для процессов сорбции РН, протекающих в реальном водонасыщенном слое четвертичных отложений, это означает, что: 1) распре- деление РН между твердой фазой (мелкодисперный песок) и водой в каждый момент времени близко к равновесному; 2) при прохождении «чистых» грунтовых вод через сорбент (мелкодисперсный песок) десорбции не происходит. После завершения периода эксплуатации и закрытия хранилища перенос подземными водами представляет со- бой основной потенциальный механизм миграции радио- нуклидов в окружающую среду. В данной публикации в качестве основного сценария принимается модель временной эволюции и деградации защитных барьеров на фоне присущей флювиогляциаль- ным пескам сорбционной емкости. Применяемая модель расчета предела активности но- сит крайне консервативный характер, что является стан- дартной практикой при оценке безопасности приповерх- ностных могильников РАО. При консервативном подходе значения параметров и расчетные сценарии геомиграции выбраны таким образом, чтобы оценить степень естествен- ной защищенности хранилища вследствие наличия сорб- ционных свойств водонасыщенного мелкозернистого песка среднечетвертичных флювиогляциальных отложений. Модель основана на следующих допущениях: 1. На протяжении 500 лет после начала загрузки РН в хранилища «Вектор» инженерные барьеры (матрица, контейнер, железобетонная секция, изолирующие слои) полностью выполняют свою защитную роль изоляции РН от окружающей среды. В последующем осуществляется пассивный контроль и какое-то время существует МЗО. Происходит деградация инженерных барьеров. 2. При деградации инженерных барьеров слагающие их материалы не обладают сорбционными свойствами, а вы- свобождаемые из матрицы РН находятся в водораствори- мой форме. 3. Распределение РН в хранилищах равномерное, в зону аэрации поступают все РН, высбодившиеся при разруше- нии инженерных барьеров. Зона аэрации (мощность около 20 м) не обладает сорб- ционными свойствами ввиду высокой концентрации Са и Na в материале разрушенных инженерных барьеров. Известно, что повышение концентраций катионов Na+ и Ca2+, характерных для природных водных сред, при- водит к снижению сорбции 137Cs и 90Sr, что обусловлено конкурентным влиянием этих катионов [6]. Перемещение РН через зону аэрации в водонасыщен- ный горизонт осуществляется конвективно, что приводит к усреднению концентрации РН в верхнем слое четвер- тичного водоносного горизонта под площадкой комплекса «Вектор». Ввиду незначительной дисперсии потока вся поступа- емая через зону аэрации активность находится в верхних 5 м водоносного четвертичного комплекса (h = 5), который подстилается непроницаемым водоупором, связь с эоце- новым горизонтом отсутствует. Действительная скорость движения подземных вод четвертичного водоносного ком- плекса в районе хранилища W = 44 м/год [7]. При движении вод четвертичного водоносного ком- плекса разбавления вследствие поступления метеорных вод НЕ происходит, движение носит исключительно ад- вективный характер. В будущем природные условия в зоне отчуждения не ис- пытают существенных изменений, гидрохимические осо- бенности макросостава подземных вод не изменятся, кли- матические изменения будут соответствуют настоящим. Сельскохозяйственная деятельность и структура пи- тания населения будут соответствовать той деятельности и той структуре питания населения, которое проживало в этой местности до Чернобыльской аварии. Четвертичные отложения представлены однородным мелкозернистым песком пористостью n = 0,4, плотность ρ = 1,66 кг/дм3 [8]. Коэффициент распределения (Kd ) для 90Sr консервативно принимаем равным 4 л/кг [2], хотя серия лабораторных экспериментов с использованием модельных растворов ґрунтовых вод, отражающих усло- вия, характерные для природного водоносного горизонта, для аллювиальных отложений показала высокие значення Kd — в диапазоне 20…43 л/кг [9, 10]. МАГАТЭ при рассмот- рении сценариев выщелачивания РН на стадии пассивного контроля для миграции 90Sr в песчаных грунтах рекомен- дует использовать значение Kd = 15 [11]. Коэффициент задержки R = 1 + ρKd /n, где ρ —плот- ность, n —пористость, характеризует степень уменьшения конвективной и диффузионной миграции компонента по сравнению со скоростью движения воды. Значение Kd зависит от характера пористости пород, их минерального состава, химического состава воды и др. Поэтому факти- ческие значения Kd даже при одинаковых макротипах по- род имеют значительный разброс. Для расчета консерва- тивно предполагаем, что R = 1 + Kd. НРБУ-97/Д-2000 устанавливает минимальный набор референтных сценариев потенциального облучения, в том числе: поступление РН с питьевой водой; поступление РН с продуктами питания; ингаляционное поступление; внешнее облучение; случайное проглатывание мелких ра- диоактивных фрагментов. Ввиду предполагаемой реализации ограничительно- го мероприятия (существование МЗО, которая исклю- чает несанкционированный доступ человека на протяже- нии определенного времени на территорию хранилища), в дальнейшем анализируется сценарий, исключающий не- посредственный контакт населения с телом хранилища. Как источник облучения населения рассматривается только потребление питьевой воды из скважины (или ко- лодца). Расчетная средняя доза для соответствующей 46 ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 3(67).2015 Ю. А. Ольховик критической группы населения от потребления питьевой воды не превысит предела эффективной дозы 1 мЗв/год при условии, что допустимая концентрация ДКв ingest = 10 Бк/л для 90Sr, объём потребления — 800 л/год [12]. Ввиду пред- положения об отсутствии РН на поверхности площадки «Вектор» остальные сценарии формирования доз не рас- сматриваются. Общий вид рассматриваемой модели миг- рации приведен на рис. 2. Индивидуальная годовая эффективная доза облучения критической группы населення от всех объектов ком- плекса «Вектор» ограничена величиной 0,3 мЗв в пред- положении, что доза облучения от всех остальных источ- ников не будет превышать 0,7 мЗв/год [1]. Как следствие, при расчете принимается, что концентрация 90Sr в пить- евой воде скважины при годовом потреблении 800 л не превысит 3 Бк/л. Максимальная допустимая активность радионукли- да в РАО, который может быть захоронен, определяется для каждого отдельного радионуклида в предположении его 100 % содержания в РАО. Миграция радионуклидов в гидрогеологической среде в растворенной форме определяется процессами конвек- тивно-дисперсионного переноса в водной среде, сорбции на грунтах и радиоактивного распада. В качестве примера рассмотрим три гипотетических варианта деструкции ин- женерных барьеров, при которых 90Sr поступает в верхний слой четвертичного водоносного горизонта. Сценарий 1, «оптимистический» — пассивный админи- стративный контроль с ограничением доступа населения к площадке «Вектор» продолжается 300 лет, после чего МЗО исчезает и происходит мгновенное полное разруше- ние инженерных барьеров. С этого момента непосредст- венно на площадке комплекса «Вектор» начинается хо- зяйственная деятельность и используется питьевая вода из скважины. Забор воды происходит из верхнего загряз- ненного слоя четвертичного горизонта. Физически это означает, что вся существующая на дан- ное время активность распределена между твердой фазой (мелкозернистый песок) и водой в объеме V = S∙h = 1,6e6∙5 = = 8e6 м3. Исходя из ДКВ ingest = 10 Бк/л для 90Sr и индивидуаль- ной годовой эффективной дозы облучения критической группы населення от всех объектов комплекса «Вектор» Использование значения дозового коэффициента для 90Sr, рав- ного 2,8Е-8, приведенного в публикации МАГАТЭ «International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiations and for the Safety of Radiation Sources. IAEA Safety Series No. 115» (2003) , при годовом объеме потребления питьевой воды 800 л приводит к значению допустимой кон- центрации ДКв ingest = 13,4 Бк/л. 0,3 мЗв, с учетом приведенных ранее значений параметров водонасыщенных песчаных грунтов и концентрации 90Sr 3 Бк/л несложно рассчитать, что в момент Т0+800 в до- ступном для водозабора верхнем слое А(T+800) = 1,7∙1011 Бк, и лимит активности 90Sr для всей площадки на момент Т0 составит A(Т0) = А(T+800) / exp (–λ∙T)=3,18∙1019 Бк. Сценарий 2, «умеренный» — равномерное поступление активности в водоносный горизонт вследствие разруше- ния системы инженерных барьеров начнется сразу после окончания активного контроля, т. е. с момента Т0 + 500. Учитывая радиоактивный распад 90Sr, равномерный по- ток РН может осуществляться на протяжении t = 250 лет, при этом степень сохранности инженерных барьеров (рис. 3) описывается уравнением Ω = 11 − ⋅ tT eλ , где Т — время существования МЗО. За 250 лет ионы радиоактивного стронция распростра- нятся в подземном потоке от границы площадки «Вектор» на L = W∙t/R = 2200 м. Принимаем это значение за границу МЗО, на которой активность воды в колодце не превышает 3 Бк/л. Объем, в котором распределится активность, V = (l + L)∙l∙h = (1265 + 2200)∙1265∙5 = 2,19e7 м3, где l — линейный размер площадки в направлении движе- ния потока. Общая активность 90Sr, находящегося в водонасыщен- ном горизонте в растворенном и сорбированном состоя- нии, составит А(T+750) = 2,0∙1011 Бк, а лимит активности 90Sr для всей площадки на момент Т0 A(Т0) = А(T+750)/exp (–λ∙T) = 1,2∙1019 Бк. Сценарий 3, «пессимистический» — вследствие неких катастрофических явлений природного или техногенного происхождения после окончания активного контроля, т. е. в момент Т0 + 500, происходит полное разрушение всей системы инженерных барьеров, и РН поступают в четвер- тичный водоносный горизонт. В этом случае лимит ак- тивности зависит от размеров существующей на то время МЗО, поскольку границы МЗО определяют возможность использования воды из загрязненного горизонта в питье- вых целях. Бóльшие размеры МЗО означают вовлечение в процесс сорбционной очистки больших объемов глини- стых минералов, содержащихся в мелкодисперсном песке и бóльшую длительность миграции. Физически рассматриваемый сценарий представляет собой формирование равновесного состояния в системе «грунт — вода» непосредственно под площадкой «Вектор» Рис. 2. Общий вид рассматриваемой модели миграции Рис. 3. Степень сохранности инженерных барьеров Т. лет ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 3(67).2015 47 Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса «Вектор» в объеме V = S∙h = 1,6e6∙5 = 8e6 м3, после чего загряз- ненная вода движется по направлению потока. В даль- нейшем в объеме водоносного горизонта, размеры кото- рого определяются расстоянием от площадки «Вектор» до границы МЗО, устанавливается сорбционное равнове- сие с граничной концентрацией 90Sr 3 Бк/л. При этом де- сорбции РН из грунтов, расположенных под площадкой, не происходит. При нахождении колодца на расстоянии 1000 м от пло- щадки «Вектор» время добегания загрязненной воды до границы МЗО составит около 100 лет. Исходя из из- ложенных предпосылок, в этом случае лимит активности 90Sr составит 3∙1017 Бк, тогда как для расстояния 2000 м лимит будет заметно выше — 8,9∙1018 Бк. Чтобы проанализировать чувствительность полученных результатов к вариациям значений коэффициента распре- деления, выполнен расчет в допущении, что для мелкозер- нистого песка Kd = 1 (это значение не имеет под собой обо- снования, но зачастую применяется в расчетах миграции 90Sr в зоне отчуждения). В этом случае рассчитанные пре- делы активности размещаемого на площадке 90Sr заметно снижаются, но тем не менее представляют собой весьма значительные величины (табл. 1). К сожалению, до настоящего времени как для пло- щадки комплекса «Вектор», так и для близлежащих пло- щадок «Буряковка» и Центрального сухого хранилища отработанного ядерного топлива не проведены система- тические исследования параметров сорбции четвертич- ными отложениями, слагающими водоносный комплекс, хотя после закрытия хранилища перенос РН подземными водами является основным потенциальным механизмом миграции в окружающую среду и формирования дозовой нагрузки населения. Выводы Даже наименьшая предельная активность 90Sr, который можно безопасно разместить в хранилищах на площадке комплекса «Вектор» исходя из естественных сорбционных свойств водонасыщенных песков при чрезвычайно кон- сервативных допущениях, превосходит активность радио- активного стронция 8,14∙1015 Бк, выброшенного в окру- жающую среду в результате аварии на энергоблоке № 4 ЧАЭС [13]. Учитывая, что значительная часть РН, поступивших в окружающую среду в результате аварии, сосредоточена в объекте «Укрытие» и в хранилище «Буряковка» и поло- вина аварийного 90Sr уже распалась, можно сделать пред- варительный вывод, что комплекс «Вектор» имеет значи- тельный потенциал обеспечения безопасного размещения кондиционированных РАО, образующихся как в процессе снятия с эксплуатации энергоблоков ЧАЭС, так и при экс- плуатации и снятии с эксплуатации энергоблоков с ВВЭР за счет сорбционных свойств естественных барьеров. Список использованной литературы 1. Керівництво з оцінки загального впливу майданчика «Вектор» з багатьма об’єктами, призначеними для переробки, зберігання та захоронення радіоактивних відходів : Проект INSC UK/TS/39 / Держ. наук.-техн. центр з ядерної та радіаційної без- пеки. — К., 2013. — 43 с. 2. Оцінка сорбційної здатності піщаних ґрунтів ближньої зони ЧАЕС / Ольховик Ю. О., Коромисличенко Т. І., Горогоць- ка Л. І., Соботович Е. В. // Доповіді Академії наук України. Ма- тематика, природознавство, технічні науки. — 1992. — № 7. — С. 167—171. 3. Бондаренко Г. Н. Кинетика формообразования радионукли- дов в почвах как ключевой фактор прогнозирования экологиче- ского состояния природной среды / Бондаренко Г. Н., Кононен- ко Л. В., Колябина И. Л. — К. : Наук. думка, 2014. — 202 с. 4. Lieser K. H. Sorption of trace elements or radionuclides in natural systems containing groundwater and sediments / Lieser K. H., Gleitsmann B., Steinkopff Th. // Radiochim. Acta. — 1986. —№ 20. — P. 33—37. 5. Cornell R. M. Adcorption of cesium on minerals: a review / Cornell R. M. // J. Radioanal. And Nucl. Chem. — 1993. — V. 171. — P. 483—500. 6. Пшинко Г. Н. Cорбция-десорбция 137Сs и 90Sr в процесах миграции и дезактивации / Пшинко Г. Н., Кобец С. А., Федоро- ва В. М. // Ядерна енергетика та довкілля. — 2014. — № 2(4). –– С. 32—39. 7. Атлас Чорнобильської зони відчуження. — К. : НТП «Картографія», 1996. — 26 с. 8. Водообмен в гидрогеологических структурах и Чернобыль- ская катастрофа / Отв. редактор В. М. Шестопалов. — К., 2000. — 622 с. 9. Миграция стронция-90 в грунтовые воды из захоронений радиоактивных отходов “Рыжий лес” / Д. А. Бугай, С. П. Джепо, А. С. Скальский, В. А. Кашпаров, Н. И. Проскура / Проблеми Чорнобильської зони відчуження. — 2001. — № 7. — С. 20—31. 10. Van Meir N. The experimental platform in Chernobyl : an international research polygon in the exclusion zone for soil and groundwater contamination / N. Van Meir, D. Bugai, V. Kashparov // Radioactive Particles in the Environment. — 2009. — Р. 197—208. 11. Derivation of activity limits for the disposal of radioactive waste in near surface disposal facilities. — Vienna : IAEA, 2003. — 145 p. — (IAEA-Tecdoc-1380). 12. Державні гігієнічні нормативи: Норми радіаційної без- пеки України (НРБУ-97). Затвердж. постановою Головного державного санітарного лікаря України від 1.12.1997 № 62. — К. : Відділ поліграфії Укр. центру держсанепіднагляду МОЗ України. —1997. — 121 с. 13. Чорнобильська катастрофа — 20 років: участь Інституту геохімії навколишнього середовища в подоланні наслідків. — К. : «Салютіс», 2006. — 404 с. References 1. Guide for Assessing General Impact of the Vector Site with Multiple Facilities Intended for Processubg, Storage and Disposal of Radioactive Waste: Project INSC UK/TS/39 [Kerivnytstvo z otsinky zahalnoho vplyvu maidanchyka Vektor z bahatma obiektamy, pryznachenymy dlia pererobky, zperihannia ta zahoronennia radioaktyvnykh vidkhodiv: Proekt INSC UK/TS/39], State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety, Kyiv, 2013, 43 p. (Ukr) 2. Olkhovyk, Yu.O., Koromyslychenko, T.I., Horohotska, L.I., Sobotovich, E.V. (1992), “Assessment of Sorption Capacity of Sandy Soils near ChNPP” [Otsinka sorbtsiinoi zdatnosti pischanykh gruntiv Таблица 1. Сравнение пределов активности 90Sr в зависимости от Kd Сценарий Предел активности, Бк Kd = 4 Kd = 1 1 3,2∙1019 9,3∙1018 2 1,2∙1019 3,4∙1018 3 3,0∙1017 1,7∙1016 48 ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 3(67).2015 Ю. А. Ольховик bluzhnioi zony ChAES], Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, Math, Natural History, Technical Sciences, No. 7, pp. 167–171. (Ukr) 3. Bondarenko, G.N., Kononenko, L.V., Kolyabina, I.L. (2014), “Kinetics of Radionuclide Formation in Soils, as a Key Factor in Predicting Ecological State of the Environment” [Kinetika formoobrazovaniia radionuklidov v pochvakh kak kliuchevoi faktor prognozirovaniia ekologicheskogo sostoianiia prirodnoi sredy], Kyiv, Naukova Dumka, 202 p. (Rus) 4. Lieser K.H., Gleitsmann, B., Steinkopff, Th. (1986), “Sorption of Trace Elements or Radionuclides in Natural Systems Containing Groundwater and Sediments”, Radiochim.acta., No. 20, pp. 33–37 5. Cornell R.M. (1993), “Adsorption of Cesium on Minerals: a Review”, J. Radioanal. and Nucl. Chem., V. 171, pp. 483–500. 6. Pshinko G.N., Kobets S.A., Fedorova V.M. (2014), “Sorption- Desorption of 137Cs and 90Sr in Migration and Decontamination” [Sorbtsiia-desorbtsiia 137Cs I 90Sr v protsessakh migratsii i dezaktivatsii], Nuclear Engineering and Enviroment, No. 2 (4), pp. 32–39. (Rus) 7. Atlas of Chornobyl Exclusion Zone [Atlas Chornobylskoi zony vidchuzhennia], Kyiv, Kartografiia, 1996, 26 p. (Ukr) 8. Shestopalov, V.M. (2000), “Water Exchange in Hydrogeological Structures and Chornobyl Accident” [Vodoobmen v gidrogeologicheskikh structurakh i Chernobylskaya katastrofa], Kyiv, 622 p. (Rus) 9. Bugai, D.A., Dzhepo, S.P., Skalskii, A.S., Kashparov, V.A., Proskura, N.I. (2001), “Migration of Strontium-90 in Groundwater from “Ryzhyi Les” Radioactive Waste Disposal Facilities” [Migratsiia strontsiia-90 v gruntovyie vody iz zakhoronenii radioaktivnykh otkhodov “Ryzhyi Les”], Problems of Chornobyl Exclusion Zone, No. 7, pp. 20–31. (Rus) 10. Van Meir, N., Bugai, D., Kashparov, V. (2009), “The Experimental Platform in Chernobyl: an International Research Polygon in the Exclusion Zone for Soil and Groundwater Contamination”, Radioactive Particles in the Environment, pp. 197–208. 11. Derivation of Activity Limits for the Disposal of Radioactive Waste in Near Surface Disposal Facilities, IAEA, Vienna, 2003, IAEA-Tecdoc-1380, 145 p. 12. State Health and Safety Standards: Radiation Safety Standards of Ukraine (NRBU-97) [Derzhavni hihiienichni normatyvy: Normy radiatsiinoi bezpeky Ukrainy (NRBU-97)], Approved by Resolution of Chief State Physician of Ukraine No. 62 dated 1 December 1997, Kyiv, 1997, 121 p. (Ukr). 13. “Chornobyl Disaster — 20 Years: Participation of Institute of Environmental Geochemistry in Overcoming Consequences” [Chornobylska katastrofa — 20 rokiv: uchast Instytutu heokhimii navkolyshnioho seredovyscha v podolanni naslidkiv], Kyiv, Saliutis, 2006, 404 p. (Ukr) Получено 06.07.2015.

Естественный сорбционный барьер на этапе пассивного контроля площадки комплекса "Вектор"

Репозитарії

Схожі ресурси