Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів)

Аварія на ЧАЕС викликала низку фундаментальних і прикладних проблем. Отримано нові дані для підтвердження важливої ролі твердої фази з розміром частинок 0,1–1 мкм та колоїдних частинок (мікрочастинок) у механізмі перенесення радіонуклідів із проммайданчика об’єкта «Укриття» в поверхневі шари ґру...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Руденко, Л.І., Хан, В.Єн-І., Кухар, В.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2008
Теми:	Відлуння Чорнобиля
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2120
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:	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів) / Л. Руденко, В. Хан, В. Кухар // Вісн. НАН України. — 2008. — N 4. — С. 10-23. — Бібліогр.: 26 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2120
record_format	dspace
spelling	Руденко, Л.І. Хан, В.Єн-І. Кухар, В.П. 2008-09-09T11:13:04Z 2008-09-09T11:13:04Z 2008 Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів) / Л. Руденко, В. Хан, В. Кухар // Вісн. НАН України. — 2008. — N 4. — С. 10-23. — Бібліогр.: 26 назв. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2120 Аварія на ЧАЕС викликала низку фундаментальних і прикладних проблем. Отримано нові дані для підтвердження важливої ролі твердої фази з розміром частинок 0,1–1 мкм та колоїдних частинок (мікрочастинок) у механізмі перенесення радіонуклідів із проммайданчика об’єкта «Укриття» в поверхневі шари ґрунту й у ґрунтові води. Запропоновано новий спосіб очищення РРВ від органічних речовин і трансуранових елементів окисленням пероксидом водню і перманганатом калію, а також процес ультрафільтрації на полімерних або неорганічних мембранах із розміром пор 0,05–0,10 мкм. Розроблений метод окислювального очищення запропоновано для впровадження на ЧАЕС. Failure on the ChNPP caused a series of fundamental and applied problems. New information presented confirms the substantial role of a solid phase with the size of 0,1—1 micrometers and colloid particles (micro particles) in the mechanism of a transfer of radionuclides from the «Cover» industrial site in superficial layers of soil and in ground water. The new purification method of contaminated water wastes is offered which enables to remove an organic matter and transuraniums by oxidization with hydrogen peroxide and potassium permanganate in combination with a ultrafiltration on polymeric or inorganic membranes with the size of pore 0,05—0,10 micrometers. The developed oxidization purification is recommended for implementation on ChNPP. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Відлуння Чорнобиля Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів) Migration of radiactive nuclides from "Cover" objects. (Scientific fundamentals of liquid radioactive waste products) Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів)
spellingShingle	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів) Руденко, Л.І. Хан, В.Єн-І. Кухар, В.П. Відлуння Чорнобиля
title_short	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів)
title_full	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів)
title_fullStr	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів)
title_full_unstemmed	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів)
title_sort	міграція радіонуклідів з об’єкту «укриття» і як з нею боротися (наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів)
author	Руденко, Л.І. Хан, В.Єн-І. Кухар, В.П.
author_facet	Руденко, Л.І. Хан, В.Єн-І. Кухар, В.П.
topic	Відлуння Чорнобиля
topic_facet	Відлуння Чорнобиля
publishDate	2008
language	Ukrainian
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
format	Article
title_alt	Migration of radiactive nuclides from "Cover" objects. (Scientific fundamentals of liquid radioactive waste products)
description	Аварія на ЧАЕС викликала низку фундаментальних і прикладних проблем. Отримано нові дані для підтвердження важливої ролі твердої фази з розміром частинок 0,1–1 мкм та колоїдних частинок (мікрочастинок) у механізмі перенесення радіонуклідів із проммайданчика об’єкта «Укриття» в поверхневі шари ґрунту й у ґрунтові води. Запропоновано новий спосіб очищення РРВ від органічних речовин і трансуранових елементів окисленням пероксидом водню і перманганатом калію, а також процес ультрафільтрації на полімерних або неорганічних мембранах із розміром пор 0,05–0,10 мкм. Розроблений метод окислювального очищення запропоновано для впровадження на ЧАЕС. Failure on the ChNPP caused a series of fundamental and applied problems. New information presented confirms the substantial role of a solid phase with the size of 0,1—1 micrometers and colloid particles (micro particles) in the mechanism of a transfer of radionuclides from the «Cover» industrial site in superficial layers of soil and in ground water. The new purification method of contaminated water wastes is offered which enables to remove an organic matter and transuraniums by oxidization with hydrogen peroxide and potassium permanganate in combination with a ultrafiltration on polymeric or inorganic membranes with the size of pore 0,05—0,10 micrometers. The developed oxidization purification is recommended for implementation on ChNPP.
issn	0372-6436
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2120
citation_txt	Міграція радіонуклідів з об’єкту «Укриття» і як з нею боротися (Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів) / Л. Руденко, В. Хан, В. Кухар // Вісн. НАН України. — 2008. — N 4. — С. 10-23. — Бібліогр.: 26 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT rudenkolí mígracíâradíonuklídívzobêktuukrittâíâkzneûborotisânaukovízasadiočiŝennârídkihradíoaktivnihvídhodívvídorganíčnihrečovinítransuranovihelementív AT hanvêní mígracíâradíonuklídívzobêktuukrittâíâkzneûborotisânaukovízasadiočiŝennârídkihradíoaktivnihvídhodívvídorganíčnihrečovinítransuranovihelementív AT kuharvp mígracíâradíonuklídívzobêktuukrittâíâkzneûborotisânaukovízasadiočiŝennârídkihradíoaktivnihvídhodívvídorganíčnihrečovinítransuranovihelementív AT rudenkolí migrationofradiactivenuclidesfromcoverobjectsscientificfundamentalsofliquidradioactivewasteproducts AT hanvêní migrationofradiactivenuclidesfromcoverobjectsscientificfundamentalsofliquidradioactivewasteproducts AT kuharvp migrationofradiactivenuclidesfromcoverobjectsscientificfundamentalsofliquidradioactivewasteproducts
first_indexed	2025-11-25T23:49:00Z
last_indexed	2025-11-25T23:49:00Z
_version_	1850585028223827968
fulltext	10 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 ВIДЛУННЯ ЧОРНОБИЛЯ Техногенні аварії на АЕС завжди викликають низку фундаментальних і при- кладних проблем щодо очищення навколишнього середовища, зокрема від довгоіснуючих радіонуклідів. Радіоактивні елементи та їхні сполуки вклю- чаються в міграційні процеси, що відбуваються в ґрунтах і забруднюють ґрунтові води, як це сталося на промисловому майданчику об’єкта «Укрит- тя» ЧАЕС, де перебувають великі маси палива, паливовмісних речовин та «гарячих» радіоактивних частинок. Для того щоб над екологією і довкіллям поза зоною відчуження ЧАЕС не нависала загроза радіоактивного забруднення, слід накопичувати інфор- мацію про стан майданчиків захоронення і зберігання низько-, середньо- і високоактивних відходів коротко- та довгоіснуючих нуклідів. Це питання десятків тисяч років, яке треба вирішувати негайно. Інакше вже через сто- двісті років нові покоління втратять контроль над радіоактивною небез- пекою. З цією метою впродовж декількох років проводили комплексні система- тичні дослідження на об’єкті «Укриття» ЧАЕС та його проммайданчику, які лягли в основу розроблення сучасної комплексної фізико-хімічної схеми з очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансура- нових елементів. Л. РУДЕНКО, В. ХАН, В. КУХАР МІГРАЦІЯ РАДІОНУКЛІДІВ З ОБ’ЄКТА «УКРИТТЯ» Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів © РУДЕНКО Леонід Іванович. Кандидат технічних наук. Завідувач лабораторії Інституту біоорганічної хі- мії та нафтохімії НАН України. ХАН Валерій Єн-Ільєвич. Кандидат технічних наук. Старший науковий співробітник Інституту біо ор га- ніч ної хімії та нафтохімії НАН України. КУХАР Валерій Павлович. Академік НАН України. Директор Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України (Київ). 2008. Дослідження останніх років показали, що найнебезпечнішим техногенним об’єктом з погляду міграції радіонуклідів є проммайданчик об’єкта «Укриття» ЧАЕС [1], де вивчали міграцію цих елементів у ґрунтах. Вона залежить від хімічних влас- тивостей радіоактивних елементів, стану та форми їх розміщення в забрудненому на- ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 11 вколишньому середовищі й відбувається як результат перебігу декількох одночас- них процесів: дифузії в ґрунтовому розчи- ні й подвійному дифузійному шарі та пере- несення з гравітаційною течією води [2, 3]. Дифузія іонів часто робить основний вне- сок у сумарне переміщення радіонуклідів у ґрунті [3]. Під час конвективного перене- сення вологи радіонукліди мігрують у ґрун- ті не лише в розчиненому стані, але й також у стані твердої фази [4]. На прикладі дослі- дів із міченими 133Ba кристалами BaSO4 та з частинками глинистих матеріалів, опромі- нених потоком теплових нейтронів з утво- ренням 59Fe, було встановлено, що частин- ки розміром 0,5—20 мкм здатні переміщу- ватися в ґрунті з вільною вологою за типом механічного перенесення через пори, а час- тинки меншого розміру — з плівковою во- логою [4]. Незалежно від типу ґрунту вели- ка кількість нуклідів затримується у верх- ній частині ґрунтового профілю (0—10 см), а їхній вміст поступово зменшується з гли- биною. Тому значний інтерес має експери- ментальне дослідження забруднення ґрун- тових вод, яке може свідчити про механіз- ми міграції в ґрунтові води радіонуклідів у районі об’єкта «Укриття» та його проммай- данчика. В Інституті біоорганічної хімії та нафто- хімії та в Інституті проблем безпеки атом- них електростанцій НАН України проведе- но систематичні дослідження з вивчення: а) радіохімічного складу і фазового розпо- ділу активності за ізотопами цезію, строн- цію, урану, плутонію, америцію в зразках рідких радіоактивних відходів (РРВ) із зруйнованого 4-го блоку ЧАЕС; б) радіохі- мічного складу і фазового розподілу актив- ності за ізотопами цезію, стронцію та ура- ну в зразках ґрунтових вод проммайданчи- ка об’єкта «Укриття» [5-7]. Це дозволило отримати дані щодо фазового розподілу за- значених радіонуклідів на грубодисперсній твердій фазі з розміром частинок більше за 0,1 мкм, на колоїдних частинках із роз- міром 0,01—0,1 мкм і в розчиненому ста- ні. Отримано дані і про форми розміщен- ня радіонуклідів у іонно-дисперсному ста- ні в РРВ із об’єкта «Укриття» і в ґрунто- вих водах. У пропонованій статті наведено деякі результати досліджень, проведених у 2006—2007 роках. З метою дослідження фазового розподі- лу активності зразки РРВ або ґрунтові води пропускали через фільтри з розміром пор 3, 1 і 0,2 мкм і одержували освітлену воду та осад. Освітлену воду пропускали через мембранні фільтри з розміром пор 0,1 і 0,01 мкм. Ядерна мембрана з розміром пор 0,1 (± 20 %) мкм на основі полі ети лен- терефталатної плівки характеризувалася ізо- тропністю пор із густиною від 105 до 3·109 на см2 і мала товщину плівки 10 ± 1 мкм [8]. Мембрани Міфіл із середнім розміром пор 0,01 мкм є асиметричними пористими плівками з тонким (0,5—5 мкм) активним шаром, що спирається на армовану під- кладку з нетканого лавсану або поліпропі- лену [9]. Фільтрат і осади на фільтрах ана- лізували на вміст 137Cs, 90Sr, урану і трансу- ранових елементів, а також визначали част- ку радіоактивних речовин, асоційованих із твердою фазою, і розподіл їхньої активнос- ті (концентрації) на частинках твердої фази різного розміру. Радіоактивні речовини, які містилися у фільтраті після мембрани 0,01 мкм, вважали розчиненими. Зазвичай до колоїдних систем відносять частинки роз- міром 0,001—0,1 мкм. У деяких роботах [5-7] і в запропонованій статті прийнято вужчий інтервал розмірів колоїдних части- нок, а саме 0,01—0,1 мкм. Тому іонно- дисперсна фаза може також включати і де- яку частку колоїдних частинок. Фільтрат після ультрафільтрації ділили на дві частини. Одну пропускали через ка- тіонообмінну смолу КУ-2-8 ч СB у водне- вій формі, а другу — через аніонообмінну смолу AB-17-8 ч СВ у гідроксильній фор- 12 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 мі. На катіоніті осаджувалися катіони, а на аніоніті — аніони елементів, які були в до- сліджуваній воді. Визначаючи активність води за ізотопами цезію, стронцію, транс- уранових елементів і концентрацію урану в початковій воді, воді після мембрани з роз- міром пор 0,01 мкм, катіоніту та аніоніту, можна визначити частку кожного з радіо- нуклідів у відсотках від активності (кон- центрації) початкової води у вигляді гру- бодисперсної твердої фази з розміром час- тинок більше ніж 0,1 мкм, колоїдної фази з розміром частинок 0,01—0,1 мкм та іонно- дисперсної (розчиненої) фази (окремо ка- тіонна й аніонна форми). Для з’ясування складу та активності зраз- ків води використовували γ-спектрометр із детектором із надчистого германію. Для ви- значення 90Sr застосовували екстракційно- хроматографічний метод із використанням краун-етеру. Активність 90Sr вимірювали ра- діометром РУБ-01П із блоком детектування БЖДБ-06П1. Концентрацію урану визна- чали методом вимірювання інтенсивності люмінесценції іонів уранілу під час їх збу- дження ультрафіолетовим випромінюван- ням азотного імпульсного лазера. Актив- ність ізотопів плутонію, америцію і кюрію вимірювали на альфа-спектрометричному комплексі фірми Canberra. Похибка вимі- рювання становила 137Cs — 5 %, 90Sr — 30 %, U — 25 %, Pu, Am, Cm — 15 % (P = 95 %). РАДІОХІМІЧНИЙ СКЛАД, ФАЗОВИЙ РОЗПОДІЛ АКТИВНОСТІ І ФОРМИ ЗНАХОДЖЕННЯ РАДІОНУКЛІДІВ У РРВ З ОБ’ЄКТА «УКРИТТЯ» Зразки води досліджували з приміщень 012/16, 012/5-8 (відбір у квітні 2006 р.) і 001/3 (відбір у квітні 2007 р.). Схему при- міщень об’єкта «Укриття» і точки відбору 012/16 137Cs 2,7·107 0,37 0,38 0,31 98,94 — (т.в. 6) 90Sr 8,4·106 2,95 2,76 0,37 94,27 — U 27* 3,08 4,88 0,88 91,15 Pu 4,1·103 55,56 40,57 0,93 2,94 241Am 3,7·104 57,84 41,22 0,57 0,37 244Cm 9,3·102 34,37 63,26 1,61 0,75 012/5-8 137Cs 3,2·107 0,94 0,29 0,38 98,38 — (т.в. 32) 90Sr 1,8·107 2,41 2,37 0,73 94,50 — U 30* 4,16 4,17 0,81 90,88 Pu 3,7·103 69,45 25,13 1,88 3,54 241Am 5,4·104 72,86 23,42 3,38 0,33 244Cm 1,1·103 50,53 39,14 9,72 0,61 001/3 137Cs 5,7·106 0,37 0,57 0,07 98,99 — (т.в. 30) 90Sr 1,8·106 0,22 4,17 0,79 94,81 — U 5,9* 0,05 5,42 0,35 94,18 Pu 4,5·102 3,10 77,61 6,87 12,42 241Am 2,5·103 3,21 86,38 8,47 1,93 244Cm 1,3·102 4,25 88,28 5,62 1,85 Таблиця 1. Фазовий розподіл і форми перебування радіонуклідів у зразках води з об’єкта «Укриття», % від активності (концентрації) води за ізотопами Приміщення, точка відбору (т.в.) Ізотоп, елемент Активність відповідного ізотопу у воді, Бк/дм3 Фаза (розмір часток, мкм) грубодисперсна тверда колоїдна (0,01 — 0,1) іонно-дисперсна > 1 0,1 — 1 катіонна форма аніонна форма * Концентрація ізотопів, мг/дм3, ** Іонно-дисперсна фаза ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 13 зразків наведено у відповідному досліджен- ні [10]. Характеристика зразків РРВ: при- міщення 012/16 — рН-9,0, концентрація іо- нів СО3 2- — 40 мг/дм3, НСО3 - — 500 мг/дм3; приміщення 012/5-8 — рН-8,8, концентра- ція іонів НСО3 - — 520 мг/дм3; приміщення 001/3 — рН-8,8, концентрація іонів НРО4 2- — 0,54 мг/дм3, СО3 2- — 20 мг/дм3, НСО3 - — 340 мг/дм3. Активність 137Cs у вивчених пробах води становить 5,7·106—3,2·107 Бк/дм3 (табл.1). Частка розчиненого ізотопу цезію стано- вить 98—99 % від загальної активності цьо- го ізотопу у воді. Активність 137Cs у складі твердої фази (грубодисперсної твердої фази та колоїдних частинок) перебуває в межах від 5,7·104 до 5,1·105 Бк/дм3 води. Частка твердої фази з розміром частинок більше ніж 1 мкм у сумарній активності 137Cs у воді становить 0,37—0,94 %, а частка частинок із розміром 0,1—1 мкм — 0,29—0,57 %. На ко- лоїдних частинках із розміром 0,01—0,1 мкм зосереджено 0,07—0,38 % від сумарної ак- тивності 137Cs у воді. Активність 90Sr у пробах води — 1,8·106— 1,8·107 Бк/дм3 (див. табл.1). Частка роз чи- не ного ізотопу стронцію становить 94—95 % від його загальної активності у воді. Актив- ність 90Sr у складі твердої фази перебуває в межах від 9,3·104 до 9,9·105 Бк/дм3 води. Частка твердої фази з розміром частинок більше ніж 1 мкм у сумарній активності 90Sr у воді становить 0,22—2,95 %, а частка час- тинок розміром 0,1—1 мкм — 2,37—4,17 %. На колоїдних частинках розміром 0,01—0,1 мкм зосереджено 0,37— 0,79 % сумарної активності 90Sr у воді. Концентрація урану в пробах води стано- вить 5,9—30 мг/дм3 (див. табл.1), частка розчинених ізотопів урану — 91—94 % від загального вмісту цих ізотопів у воді. Вміст ізотопів урану на твердій фазі в перерахун- ку на 1 дм3 води — 0,35—2,7 мг/дм3. Частка твердої фази з розміром частинок більше ніж 1 мкм у сумарному вмісті урану у воді — 0,05—4,2 %, а частинок розміром 0,1— 1 мкм — 4,17—5,42 %. На колоїдних частин- ках зосереджено 0,35—0,88 % сумарного вмісту урану. Активність плутонію (238Pu, 239Pu, 240Pu) становить 4,5·102—4,1·103 Бк/дм3 води (див. табл.1), а частка розчинених ізотопів плутонію — 2,9—12 % від загальної актив- ності цих ізотопів у воді. Активність ізо- топів плутонію в складі твердої фази ста- новить 3,9·102—4·103 Бк/дм3 води. Частка твердої фази з розміром частинок більше ніж 1 мкм у сумарній активності ізотопів плутонію у воді — 3,1—69,5 %, а частинок розміром 0,1—1 мкм — 25,1—77,6 %. На ко- лоїдних частинках зосереджено 0,9—6,9 % сумарної активності ізотопів плутонію у воді. Активність 241Am у воді — 2,5·103—5,4·104 Бк/дм3 (табл.1). Частка розчиненого ізото- пу америцію становить 0,33—1,9 % від за- гальної активності цього ізотопу у воді. Ак- тивність 241Am у складі твердої фази пере- буває в межах від 2,4·103 до 5,4·104 Бк/дм3 води. Частка твердої фази з розміром части- нок більше ніж 1 мкм у сумарній активності 241Am у воді становить 3,2—72,9 %, а части- нок розміром 0,1—1 мкм — 23,4—86,4 %. На колоїдних частинках зосереджено 0,6—8,5 % сумарної активності америцію у воді. Активність 244Cm у воді становить 1,3·102— 1,1·103 Бк/дм3 (табл. 1), а частка розчинено- го ізотопу кюрію — 0,6—1,85 % від його за- гальної активності у воді. Активність 244Cm у складі твердої фази становить 1,2·102— 1,1·103 Бк/дм3 води. Частка твердої фази з розміром частинок більше ніж 1 мкм у су- марній активності 244Cm у воді — 4—50 %, а частинок розміром 0,1—1 мкм — 39—88 %. На колоїдних частинках зосереджено 1,6— 9,7 % сумарної активності кюрію у воді. У водних розчинах стан трансуранових елементів та урану зумовлений процесами гідролізу [12—13]. Згідно з літературними даними, гідроліз зводиться до утворення на 14 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 першій стадії моноядерного гідроксокомп- лексу, а потім і поліядерних продуктів. Та- кож можуть утворюватися й оксокомплек- си в результаті взаємодії моноядерних гід- роксокомплексів або під час відщеплюван- ня іонів водню від поліядерних продуктів гідролізу. З’ясовано, що в результаті гідро- лізу з’являються як розчинні моно- і полі- ядерні комплекси різного ступеня ядернос- ті, так і нерозчинні частинки — полімери колоїдних розмірів і осадів. Частка ізото- пів плутонію, америцію та кюрію, адсор- бованих на частинках розміром більше ніж 1 мкм, становить 3—73 %, на частинках роз- міром 0,1—1 мкм — 23—88 % і на колоїдних частинках — 0,6—9,7 % від сумарної актив- ності нуклідів у РРВ. У розчині міститься лише невелика їхня частина. Результати дослідження форм перебу- вання радіонуклідів у зразках води з при- міщень 001/3, 012/16 та 012/5-8 об’єкта «Укриття» також наведено в табл. 1. Ізото- пи цезію і стронцію перебувають у стані по- зитивно заряджених іонів. Дещо неочікува- ні дані отримано про форми перебування ізотопів трансуранових елементів та урану. У проведених дослідженнях [5—7] ізотопи урану і плутонію затримувалися на аніоно- обмінній смолі АВ-17-8 ч СВ у гідроксиль- ній формі. Зазначені ізотопи були пред- ставлені в розчині своїми аніонними спо- луками. Так, уран у воді з об’єкта «Укрит- тя» визначали як аніон [UO2(CO3)2]2-. У цьому разі відбувалося однакове поглинан- ня іонів урану, плутонію, америцію і кюрію як на аніонообмінній смолі АВ-17-8 ч СВ в ОН--формі, так і на катіонообмінній смо- лі КУ-2-8 ч СВ в Н+-формі. Така поведін- ка, вірогідно, була спричинена адсорбцією іонів нуклідів на колоїдній фазі (частинках розміром 0,01—0,001 мкм). Цю фазу в сла- болужному середовищі (8,8—9,8) міг по- глинати і катіоніт, і аніоніт у зв’язку з мож- ливим частковим перезарядженням колоїд- них частинок [11]. У цьому дослідженні одержано нові дані для підтвердження важливої ролі твердої фази з розміром частинок 0,1—1 мкм та колоїдних частинок (мікрочастинок) у ме- ханізмі перенесення радіонуклідів трансу- ранових елементів водою з об’єкта «Укрит- тя» в поверхневі шари ґрунту і в ґрунтові води. Про це свідчить значення активності (концентрації) нуклідів (табл. 2), асоці йо- ваних на найбільш рухомій частині мікро- частинок розміром від 0,1 до 1 мкм і на ко- лоїдних частинках. За станом на 2006— 2007 роки активність 137Сs на частинках роз- міром від 0,1 до 1 мкм і на колоїдних частинках становить 3,6·104—2,1·105 Бк/дм3, а загальна частка тих самих частинок — 0,64—0,69 % від сумарної активності ізото- пів цезію в зразках РРВ. Активність 90Sr на мікрочастинках становить 8,8·104— 5,6·105 Бк/дм3, а загальна частка тих самих частинок — 3,1—5 % від сумарної актив- ності стронцію у воді. Концентрація ізотопів урану на мікро- частинках становить 3,4·102—1,6·103 мкг/ дм3, а загальна частка тих самих частинок — 5— 5,8 % від сумарного вмісту урану в зразках води. Активність ізотопів плуто- нію на мікрочастинках становить 3,8·102— 1,7·103 Бк/дм3, а загальна частка тих самих частинок — 27—95 % від сумарної актив- ності ізотопів плутонію у воді. Активність ізотопу 241Am на мікрочастинках стано- вить 2,4·103—1,6·104 Бк/дм3, а загальна частка тих же частинок — 27—95 % від су- марної активності ізотопу америцію в зразках РРВ. Активність ізотопу 244Сm на мікрочастинках становить 1,2·102—6·102 Бк/ дм3, а загальна частка тих самих частинок — 49—94 % від сумарної активності ізо топу кюрію в зразках РРВ. Підсумовуючи результати дослідження, можна зробити висновок, що в РРВ част- ка активності трансуранових елементів на мікрочастинках є однією з найвагоміших у їхній сумарній активності. ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 15 РАДІОХІМІЧНИЙ СКЛАД, ФАЗОВИЙ РОЗПОДІЛ АКТИВНОСТІ І ФОРМИ ПЕРЕБУВАННЯ РАДІОНУКЛІДІВ У ҐРУНТОВИХ ВОДАХ ПРОММАЙДАНЧИКА ОБ’ЄКТА «УКРИТТЯ» Сьогодні одним із факторів негативного впливу об’єкта «Укриття» на гідрогео- логічні умови в найближчій до ЧАЕС зоні є неконтрольоване витікання РРВ з об’єкта, які можуть потрапити в ґрунтові води. Робо- ти з радіаційного моніторингу розпочали в 1992 р., пробуривши дослідницькі свердло- вини 1-Г — 6-Г (глибина свердловин 7—10 м) нижче за течією ґрунтових вод щодо об’єкта «Укриття» в північній частині локальної зони. Водовмісними породами є переважно піщані відкладення заплавної тераси р. При- п’ять. Напрямок потоку ґрунтових вод про- лягає з південного заходу на північний схід. Води потоку спадають у русло р. При п’ять. Швидкість латеральної (горизонтальної) філь трації ґрунтових вод перебуває в межах 15—35 м/рік при витраті ґрунтового потоку в межах локальної зони від 60 до 120 м3/ добу. За хімічним складом ґрунтові води на- лежать до типу сульфатно-гідро кар бо на т- них кальцієво-натрієвих із мінералізацією до 0,5 г/дм3. Вміст карбонатів і гідрокарбо- натів перебуває в межах від 20 до 190 мг/дм3. Вода зі свердловин 3-Г, 5-Г та 6-Г має ней- тральну реакцію (рН 7,3), а зі свердловин 1-Г, 2-Г та 4-Г — лужну (рН 9-12). Вивчені зразки ґрунтових вод із свердло- вин 4-2н, 4-Г і 3-Г, розташованих на пром- майданчику об’єкта «Укриття», відібрано у квітні 2006 і 2007 рр. Активність 137Cs у вивчених пробах ґрунтових вод становить 2,1·101—4·103 Бк/дм3 (табл. 3), а частка роз- чиненого ізотопу цезію — 35—92 % від за- гальної активності цього ізотопу у воді. Ак- тивність 137Cs у складі твердої фази перебу- ває в межах від 4,3 до 1,5·103 Бк/дм3 води, а частка твердої фази з розміром частинок більше ніж 0,2 мкм у сумарній активно сті 137Cs — у межах від 7,4 до 58 %, частинок 001/3 137Cs 3,62·104 — 0,64 — 90Sr 8,88·104 — 4,96 — U 3,43·102* — 5,77 — Pu 3,81·102 — 84,48 — 241Am 2,36·103 — 94,85 — 244Cm 1,17·102 — 93,90 — 012/16 137Cs — 1,88·105 — 0,69 90Sr — 2,62·105 — 3,13 U — 1,55·103* — 5,76 Pu — 1,69·103 — 41,50 241Am — 1,56·104 — 41,79 244Cm — 6,03·102 — 64,87 012/5—8 137Cs — 2,14·105 — 0,67 90Sr — 5,58·105 — 3,10 U — 1,47·103* — 4,98 Pu — 9,99·102 — 27,01 241Am — 1,42·104 — 26,80 244Cm — 5,58·102 — 48,86 Таблиця 2. Фазовий розподіл і частка мікрочастинок у воді з об’єкта «Укриття» * Концентрація ізотопів, мкг/дм3 Приміщення Ізотоп, елемент Активність (концентрація) мікрочастинок, Бк/дм3 початкової води Сумарна частка мікрочастинок, % від активності (концентрації) початкової води за ізотопами 2007 р. 2006 р. 2007 р. 2006 р. 16 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 розміром 0,1—0,2 мкм — 0,5—5,7 %. На коло- їдних частинках зосереджено 0,1—3,8 % су- марної активності цезію у воді. Активність 90Sr у ґрунтових водах стано- вить 1,4·102—6,4·102 Бк/дм3 (див. табл. 3), а частка розчиненого ізотопу стронцію сягає 58—98 % від його загальної активності у воді. Активність 90Sr у складі твердої фази становить 5—260 Бк/дм3 води, а частка твер- дої фази з розміром частинок більше ніж 0,2 мкм у сумарній активності 90Sr — 0,85— 39 %, частинок розміром 0,1—0,2 мкм — 0,2—3,3 %. На колоїдних частинках зосере- джено 0,6—2,1 % зазначеного ізотопу строн- цію від його сумарної активності у воді. Концентрація ізотопів урану в ґрунтових водах становить 0,1—4,8 мкг/дм3 (табл. 3). Частка розчинених ізотопів урану ста но- вить 33—97 % від загального вмісту зазначе- них ізотопів у воді. Вміст ізотопів урану на твердій фазі в перерахунку на 1 дм3 води — 0,05—1,5 мкг/дм3. Частка твердої фази з розміром частинок більше ніж 0,2 мкм у су- марному вмісті урану у воді — 2,5—33 %, а частинок розміром 0,1—0,2 мкм — 0,3— 17 %. На колоїдних частинках зосереджено 0,3—29 % цього ізотопу урану від його су- марного вмісту в зразках ґрунтових вод. У низці робіт [14—16] наведено результа- ти визначення об’ємної активності ізотопів 137Cs, 90Sr, 238Рu, 239+240Рu, 241Аm (табл.4) і кон- центрації урану в ґрунтовій воді з дослід- ницьких свердловин 1-Г — 6-Г північної час- тини локальної зони об’єкта «Укриття» ЧАЕС. Середня об’ємна активність радіону- клідів становить: 137Cs — 3,0±2; 90Sr — 310±280; 238Рu — 0,0055±0,0033; 239+240Рu — 0,011±0,007; 241Аm — 0,0078±0,0065 кБк/м3. Середній вміст урану в пробах води зі сверд- ловин 1-Г — 6-Г становить 0,18±0,16 мкг/дм3. Ізотопний склад урану в цілому відповідає природному урану. 4—2н 137Cs 4,01·103 25,32 0,75 0,57 72,26 — 90Sr 6,4·102 38,68 1,42 2,08 57,82 — U 4,8* 29,73 1,25 0,42 68,61** 4—Г 137Cs 4,5·101 58,27 2,66 3,55 35,52 — 90Sr 3·102 0,85 0,20 0,64 98,31 — U 0,28* 32,14 3,57 28,57 35,71** 4—2н 137Cs 2,1·103 7,40 0,48 0,10 92,03 — 90Sr 3·102 15,56 3,31 0,66 80,46 — U 3,2* 2,50 0,31 0,31 96,88** 4—Г 137Cs 2,1·101 33,33 5,71 3,81 57,14 — 90Sr 1,4·102 7,41 0,89 0,59 91,11 — U 0,6* 33,33 16,67 16,67 33,33** 3—Г 137Cs 2,9·101 8,56 3,42 2,74 85,62 — 90Sr 1,8·102 8,93 2,71 1,58 87,00 — U 0,1* 30,00 10,00 10,00 50,00 Таблиця 3. Фазовий розподіл і форми перебування радіонуклідів у зразках ґрунтових вод зі свердловин проммайданчика, % від активності (концентрації) води за ізотопами Свердловина Ізотоп, елемент Активність відповідного ізотопу у воді, Бк/дм3 Фаза (розмір часток, мкм) грубодисперсна тверда колоїдна 0,01 — 0,1 іонно—дисперсна > 0,2 0,1—0,2 катіонна форма аніонна форма * Концентрація ізотопів, мг/дм3, ** Іонно—дисперсна фаза ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 17 У зразках води, відібраних зі свердло- вин 4-2н, 4-Г і 3-Г проммайданчика об’єкта «Укриття», ізотопи цезію та стронцію пе- ребувають у стані позитивно зарядже- них іонів. Водночас отримано неочікувані дані про форми перебування ізотопів ура- ну. Під час дослідів відбувалося приблиз- но однакове поглинання іонів урану як на аніонообмінній смолі АВ-17-8 ч СВ у ОН--формі, так і на катіонообмінній смо- лі КУ-2-8 ч СВ в Н+-формі, що, вірогідно, було спричинено адсорбцією іонів урану на колоїдній фазі. Цю фазу в слаболужно- му середовищі (рН 8,3-10,4) міг поглина- ти і катіоніт, і аніоніт у зв’язку з можли- вим частковим перезарядженням колоїд- них частинок [11]. Також отримано нові дані для підтвер- дження важливої ролі частинок твердої фази з розміром 0,1—0,2 мкм та колоїдних частинок (мікрочастинок) у механізмі пе- ренесення радіонуклідів водою із проммай- данчика об’єкта «Укриття» в поверхневі шари ґрунту і в ґрунтові води. Про це свід- чить значення активності (концентрації) нуклідів (табл. 5), асоційованих на най- більш рухомій частині мікрочастинок роз- міром від 0,1 до 0,2 мкм і на колоїдних час- тинках. Так, активність 137Cs на частинках розміром 0,1—0,2 мкм у 2006—2007 роках становила 2—53 Бк/дм3, а загальна частка тих самих частинок — 0,6—9,5 % від сумар- ної активності ізотопів цезію в ґрунтових водах. Активність 90Sr на мікрочастинках 1-Г 2±1 90±20 0,007±0,005 0,014±0,007 0,009±0,003 2-Г <1,0 7±2 0,002±0,001 0,005±0,002 0,004±0,001 3-Г 4±1 1200±200 0,005±0,002 0,008±0,003 0,006±0,003 4-Г 4±1 540±1 0,011±0,004 0,023±0,006 0,025±0,006 5-Г <1,0 4±1 0,006±0,002 0,012±0,003 0,007±0,003 6-Г <1,0 10±3 0,002±0,001 0,004±0,002 0,003±0,001 Таблиця 4. Вміст радіонуклідів у ґрунтовій воді з досліджуваних свердловин, кБк/м3 Номер свердловини 137Cs 90Sr 238Рu 239+240Рu 241Аm 4-2н 137Cs 12 53 1,32 0,57 90Sr 12 22,4 7,42 3,50 U < 0,02* 0,08* 0,63 1,66 4-Г 137Cs 2 2,8 9,52 6,21 90Sr 2 2,5 1,48 0,84 U < 0,2* 0,09* 33,33 32,14 3-Г 137Cs 1,8 — 6,16 — 90Sr 7,6 — 4,29 — U < 0,02* — 20,00 — Таблиця 5. Фазовий розподіл і частка мікрочастинок у ґрунтовій воді * Концентрація ізотопів, мкг/дм3 Свердловина Ізотоп, елемент Активність (концентрація) мікрочастинок, Бк/дм3 початкової води Сумарна частка мікрочастинок, % від активності (концентрації) початкової води за ізотопами 2007 р. 2006 р. 2007 р. 2006 р. 18 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 становить 2—22 Бк/дм3, а загальна частка тих самих частинок — 0,8—7 % від сумар- ної активності ізотопів стронцію в ґрун- тових водах. Концентрація ізотопів урану на мікрочастинках становить менше ніж 0,02—0,2 мкг/дм3, а загальна частка тих са- мих частинок сягає 0,6—33 % від сумарного вмісту урану в зразках ґрунтових вод. Згідно з науковими даними [2, 3], пере- несення розчинених радіонуклідів із по- верхневих шарів ґрунту в ґрунтові води від- бувається переважно завдяки дифузійному механізму, тоді як перенесення радіонуклі- дів, адсорбованих на мікрочастинках (час- тинках дрібнодисперсної фази і колоїдних частинках), відіграє незначну роль у мігра- ції радіонуклідів у більшості ґрунтів [3]. Наші дослідження підтвердили зроблений раніше висновок [5, 6], що поряд із перене- сенням радіонуклідів у іонній формі важ- ливу роль у цьому механізмі відіграє асоці- ація їх на мікрочастинках розміром від 0,1 до 0,2—1 мкм і на колоїдних частинках. Не- безпечною для довкілля є значна частка ак- тивності мікрочастинок (більше ніж 27 %) у загальній активності РРВ і можливість перенесення їх у ґрунтові води. Сучасні підходи до оцінювання довго- строкової безпеки сховищ радіоактивних відходів (РАВ) у поверхневих і глибинних геологічних формаціях ґрунтуються на до- слідженні сорбції радіонуклідів на компо- нентах інженерних і геохімічних бар’єрів (гірських породах і мінералах), а також на розчинності радіонуклідів у відповідних підземних водах. Проектування цих схо- вищ базується на розрахунках, згідно з якими радіонукліди, що є компонентами РАВ, не повинні потрапляти до зони про- живання людини протягом десятків—со- тень тисяч років. Довгоіснуючі ізотопи три- і чотиривалентних актинідів не пови- нні становити небезпеки внаслідок їхньої високої схильності до сорбції на компо- нентах інженерних бар’єрів чи на гірських породах або через низьку розчинність. Про- те останніми роками опубліковано да ні, що вказують на можливість міграції цих радіо- нуклідів у підземних водах у складі колоїд- них частинок різного походження. У роботі А. Керстіна та ін. авторів установлено факт перенесення, по в’я за ного з колоїдними час- тинками смектитів, 239Pu на відстань 1,3 км по території ядерного випробувального по- лігону в шта ті Невада протягом 30 років [17]. Дослідження поведінки Pu і Am у каньйоні Мортандад на території Лос-Ала- моської національної ла бораторії також ви- явили міграцію Pu і Am на відстань 3390 м від джерела [18]. Теоретичний розрахунок швидкості міграції трансуранових елемен- тів (ТУЕ) показав, що вони не повинні мі- грувати більше ніж на декілька метрів. Од- нак навіть при низькому вмісті внаслідок їхньої високої питомої радіоактивно сті ТУЕ здат ні помітно впливати на сумарну аль фа-ак тив ність природних об’єк тів [19]. За допомогою методів мікро- і ультрафіль- трації було встановлено, що Pu пов’язаний із колоїдними частинками розміром 0,025— 0,45 мкм, а Am — з колоїдними частинками розміром ≤ 0,002 мкм, проте про природу цих колоїдних частинок не повідом лено [18]. Екологічний моніторинг має включати не тільки спостереження, але й прогнозу- вання розвитку ситуації, визначення реак- ції екосистеми, що піддалася радіоактив- ному забрудненню, а також наперед про- думану систему її реабілітації в різних позаштатних ситуаціях. Без знання зако- номірностей розподілу й динаміки міграції радіонуклідів у наземних і водних екосис- темах неможливе коректне оцінення раді- аційної ситуації, її прогнозування й розро- блення заходів щодо реабілітації вже за- бруднених територій. Проте в науковій і спеціальній літературі дуже мало інформа- ції про фізико-хімічні форми радіонуклідів у природному середовищі. Саме вони ви- ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 19 значають рухливість і біодоступність радіо- нуклідів, а отже, і потенційний вплив на бі- оту й людину. Основні результати проведеного дослі- дження: • Визначення фазового розподілу актив- ності (концентрації) і форми перебування радіонуклідів у іонно-дисперсному стані: а) за ізотопами цезію, стронцію, урану, плу- тонію, америцію та кюрію на грубодисперс- ній твердій фазі, колоїдних частинках роз- міром 0,01—0,1 мкм та в розчиненому стані в РРВ з об’єкта «Укриття»; б) за ізотопами цезію, стронцію та урану на різних фазових складниках у ґрунтових водах проммайдан- чика об’єкта «Укриття». • Підтвердження важливої ролі мікрочас- тинок (твердої фази з розміром частинок 0,1—1 мкм та колоїдних частинок) у механіз- мі перенесення радіонуклідів водою з об’єкта «Укриття» і з проммайданчика в поверхневі шари ґрунту й у ґрунтові води. У РРВ част- ка активності мікрочастинок трансуранових елементів — одна з найвагоміших (27—94 %) у їхній сумарній активності. • Отримання нових даних для підтвер- дження того, що поряд із перенесенням ра- діонуклідів у іонній фазі існує також суттє- ве перенесення радіонуклідів, асоційованих на мікрочастинках. Для довкілля небезпеч- на значна частка мікрочастинок трансу- ранових елементів у загальній активності РРВ і можливе перенесення цих мікрочас- тинок у ґрунтові води. Дані про поведінку радіонуклідів із проммайданчика об’єкта «Укриття» свідчать про швидку міграцію радіонуклідів із поверхневих шарів піща- ного ґрунту в ґрунтові води. НАУКОВІ ЗАСАДИ ОЧИЩЕННЯ РРВ ВІД ТРАНСУРАНОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ В основу розроблення технології очи- щення води з об’єкта «Укриття» покла- дено ідею Л. А. Кульского [20], згідно з якою вибір методу видалення забрудню- вальних елементів із води залежить від їх- нього фазово-дисперсного стану. Вихідни- ми параметрами є радіохімічний склад зразків води з об’єкта «Укриття» за ізото- пами Cs, Sr, U і Рu та фазово-дисперсний склад зазначених нуклідів, які перебувають у грубодисперсній твердій фазі з розміром частинок більше ніж 0,1 мкм, у колоїдній фазі з розміром частинок 0,01—0,1 мкм та в іонно-дисперсній фазі. Очищення РРВ від трансуранових елементів було найважливі- шим завданням. Для вибору оптимальної технології проводили лабораторні дослі- дження з очищення зразків води об’єкта «Укриття» із застосуванням методів реа- гентного оброблення, флотації, фільтруван- ня з використанням допоміжних фільтра- ційних матеріалів (ДФМ), сорбції на при- родних цеолітах та іонообмінних смолах. Результати цих досліджень заклали фізико- хімічні основи технології очищення РРВ з об’єкта «Укриття» від радіонуклідів [21]. Для подальшої перевірки було запропо- новано методи очищення РРВ від ТУЕ, Sr і γ-випромінювачів, зорієнтовані на досяг- нення максимальної ефективності очищен- ня. Для очищення від твердої фази з розмі- ром частинок більше ніж 0,1 мкм і колоїдів рекомендовано таку послідовність. Грубо- дисперсну тверду фазу з розміром части- нок більше ніж 40 мкм у технологічній схе- мі можна видалити у відстійнику (піско- вловлювачі), що зменшить навантаження на фільтр і оптимізує його роботу. Для по- дальшого очищення від твердої фази, коло- їдних частинок і частково від розчинених у воді нуклідів і мастил рекомендовано реа- гентне оброблення води гідролізними со- лями Fe, а також відстоювання в поєднанні з подальшим застосуванням ДФМ. Як аль- тернативні рекомендуємо розроблені мето- ди пінної флотації на гідроксидах металів і фільтрування з використанням ДФМ. Для очищення від розчинених ізотопів Сs і Sr застосовуємо ефективний метод динаміч- 20 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 ної сорбції на природному клиноптилоліті. Для очищення від ізотопів U і Рu, а також від залишкових кількостей Cs і Sr, що міс- тяться в розчині у вигляді позитивно і нега- тивно заряджених іонів, доцільно викорис- товувати сильнокислотну катіонообмінну смолу КУ-2-8 ч СВ у Н+-формі і сильноос- новну аніонообмінну смолу АВ-17-8 ч СВ у ОН--формі. У спеціально підготованому приміщен- ні на об’єкті «Укриття» в 1996 р. здійснено монтаж збільшеної лабораторної установ- ки продуктивністю 10 л/год. для очищен- ня РРВ від трансуранових та інших раді- оелементів. Установка включає вузол очи- щення від радіоактивної твердої фази з використанням методів флотації (або реа- гентного очищення і відстоювання), філь- трування з використанням ДФМ і вузол очищення від розчинених радіоактивних речовин на клиноптилоліті та іонообмін- них смолах. Випробування цієї установки показали, що використання запропонова- них методів очищення [21] дозволяє змен- шити концентрацію ізотопів U в дослі- джених РРВ від 0,42—16 до 0,01—0,02 мг/ дм3, активність ізотопів Рu — від 180—390 до 1—4 Бк/дм3, активність ізотопів 90Sr — від 5,6·105—2,3·106 до 3,4·101—5,3·102 Бк/ дм3 і активність γ-випромінювачів (пере- важно ізотопів Cs) — від (1,6—5,6)·107 до (4,8—8,1)·102 Бк/дм3. Наведені результати свідчать, що у випробовуваної технології є значні переваги щодо ефективності очи- щення порівняно зі всіма раніше випробо- вуваними на ЧАЕС технологіями очищен- ня РРВ. Таким чином, завдяки систематичному експериментальному дослідженню було об- ґрунтовано вибір раціональної технологіч- ної схеми очищення РРВ, норм технологіч- ного режиму, витрати реагентів, ДФМ, кли- ноптилоліту та іонообмінних смол, отри- мано дані щодо складу і кількості відходів та їхньої активності. Матеріали зазначе- ного дослідження [21] можуть бути вико- ристані на об’єкті «Укриття» Чорнобиль- ської АЕС для очищення води від ТУЕ, Sr і γ-випромінювачів як один із основних еле- ментів комплексної технології з перетво- рення об’єкта «Укриття» в екологічно без- печну систему. НАУКОВІ ЗАСАДИ ОЧИЩЕННЯ РРВ ВІД СУКУПНОГО ВМІСТУ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН І ТРАНСУРАНОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ Перероблення РРВ з об’єкта «Укриття» ЧАЕС пов’язане з дотриманням ряду критеріїв безпеки, найважливішими з яких є вміст органічних речовин та активність α-випромінювальних радіонуклідів. Резуль- тати роботи хімічного цеху ЧАЕС свідчать, що наявність органічних сполук у кубових залишках є перешкодою в роботі випар- них апаратів, оскільки при певному вміс- ті цих речовин у процесі подальшого кон- центрування залишків відбувається заби- вання змійовиків, і вони виходять із ладу. Наявність α-випромінювальних трансура- нових елементів (ТУЕ) з питомою актив- ністю більше ніж 3,7·102 Бк/дм3 неприпус- тима з огляду на безпечне обслуговування сховищ РРВ на ЧАЕС і подальше їх глибо- ке концентрування перед переробленням у тверді відходи. У світовій практиці немає достатньо- го досвіду очищення РРВ, що утворилися внаслідок техногенної ядерної аварії. Існує спосіб окислювального очищення кубових залишків РРВ Ленінградської АЕС переки- сом водню і перманганатом калію для змен- шення вмісту органічних сполук і подаль- шого застосування фероціанідного сорбен- ту для зниження активності радіонуклідів (134,137Cs, 60Cо) [22]. Проте зараз на ЧАЕС, де в незрівнянно складніших системах є ве- лика кількість різних органічних сполук і значний вміст α-випромінювальних ну- клідів (РРВ у кубових залишках), відсут- ні ефективні методи зниження вмісту орга- ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 21 нічних речовин і ТУЕ. У зв’язку з цим ак- туальні дослідження з розроблення методу окислювального очищення РРВ і кубових залишків РРВ. Використання цього методу дозволить розв’язати проблему найважли- вішого напряму діяльності ЧАЕС — захо- ронення РРВ з об’єкта «Укриття» у вигляді твердих радіоактивних відходів. Тому було вивчено закономірності окислювального очищення кубових залишків РРВ від орга- нічних сполук і ТУЕ з використанням пе- рекису водню, перманганату калію та уль- трафільтрації. Для визначення кількості органічних ре- човин використовували метод визначення біхроматного окиснення (ХПК) [23]. Для до- сліджень брали кубові залишки РРВ із таки- ми характеристиками: органічні речовини — 7,4—15 г/дм3, ХПК — 6000—9500 мг О2/дм3, неорганічні солі — 50—251 г/дм3, рН 13,1— 13,5. Одночасно використовували результа- ти фазового розподілу активності й форм розміщення ізотопів цезію, стронцію, урану і ТУЕ на грубодисперсній твердій фазі, ко- лоїдних частинках і в розчиненому стані в РРВ з об’єкта «Укриття», які характеризу- ються значною концентрацією урану та ве- ликою активністю ТУЕ — плутонію, амери- цію, кюрію (табл. 1). Сукупність таких даних є основою для ви- значення поточного рівня безпеки об’єкта «Укриття» і методів очищення РРВ. По- казано зокрема, що вміст поверхнево-ак- тивних речовин, плівкоутворювачів, на- фтопродуктів та інших органічних сполук, а також продуктів їх деструкції, питома ак- тивність α-випромінювачів (ТУЕ та урану) у приміщенні 001/3 об’єкта «Укриття» і в кубових залишках РРВ значно перевищує критерії їх приймання для подавання на випарні апарати ЧАЕС. Ми запропонували новий, захищений патентом України [24—26], спосіб очищен- ня РРВ від органічних речовин і трансура- нових елементів, який включає окислен- ня пероксидом водню в присутності солей d-перехідних металів 4 періоду з низьким ступенем окислення при рН 1—4 й окис- лення перманганатом калію при рН ≥ 12, а також процес ультрафільтрації на полімер- них або неорганічних мембранах із розмі- ром пор від 0,05 до 0,10 мкм. Раніше — у дослідженнях РРВ — було по- казано [24—26], що під час окиснення таких систем руйнуються комплексні сполуки ор- ганічних речовин із металами, а радіонуклі- ди, здатні брати участь у сорбційних проце- сах, переходять в іонну форму. Крім того, у розчині, який очищують, утворюються гід- роксиди заліза і двоокису марганцю, що є хорошими сорбентами для нуклідів. Завдя- ки цьому в розчинах істотно знижується концентрація урану і активність ТУЕ. Отже, запропонований вище комплек- сний метод окислення РРВ та їхніх ку- бових залишків дозволяє значно знизи- ти вміст органічних сполук (ХПК змен- шується від 2300—9500 до 100—1800 мг О2/дм3), зменшити концентрацію урану від 5—12 до 1 мг/дм3 та активність ТУЕ на 97,5—99,9 %, що матиме принципове значення для вдосконалення підготов- ки РРВ за штатною технологією ЧАЕС. Зазна че ний метод окислювального очи- щення РРВ запропоновано для впрова- дження на ЧАЕС. 1. Боровой А.А., Богатов С.А., Пазухин Э.М. Со- временное состояние объекта «Укрытие» и его влияние на окружающую среду // Радиохимия. — 1999. —Т. 41. — № 4. — С. 368—378. 2. Павлоцкая Ф.И. Миграция радиоактивных про- дуктов глобальных выпадений в почвах. — М.: Атомиздат, 1974. — 216 с. 3. Прохоров В.М. Миграция радиоактивных загряз- нений в почвах. — М.: Энергоиздат, 1981. — 98 с. 4. Мельникова М.К., Ковеня С.В. Применение радиоактивных индикаторов для моделирования процесса лессиважа // Почвоведение. — 1971. — № 10. — С. 42—49. 5. Руденко Л.И., Скляр В.Я., Хан В.Е. Изучение фазо- вого распределения и форм нахождения радиону- клидов в воде из внутренних помещений объекта 22 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 «Укрытие» и в грунтовых водах промплощадки методом ультрафильтрации // Доп. НАН Украї- ни. — 1998. — №6. — С. 153—157. 6. Руденко Л.И., Хан В.Е., Панасюк Н.И. Физико- химическое обоснование механизма миграции радионуклидов из объекта «Укрытие» и его пром- площадки в грунтовые воды // Радиохимия. — 2003. — Т. 45. — №3. — С. 268—272. 7. Руденко Л.И., Хан В.Е. Вклад микрочастиц в меха- низм миграции радионуклидов из объекта «Укры- тие» и его промплощадки в грунтовые воды // Радиохимия. — 2005. — Т. 47. — № 1. — С. 89—90. 8. Флеров Г.Н. Синтез сверхтяжелых элементов и применение методов ядерной физики в смежных областях // Вестн. АН СССР. — 1984. — №4. — С. 35—48. 9. Святченко В.В., Бильдюкевич А.В. Пористая струк- тура промышленных и экспериментальных ульт- ра фильт рационных мембран // Журн. прикл. хи- мии. — 1991. — Т. 64. — №7. — С. 1571—1573. 10. Корнеев А.А., Криницын А.П., Стрихарь О.Л., Щербин В.Н. Жидкие радиоактивные отходы внутри объекта «Укрытие» // Радиохимия. — 2002. — Т. 44. — №6. — С. 545—552. 11. Радиевый институт имени В.Г. Хлопина. К 50-ле- тию со дня основания. — Л.: Наука, Ленинград- ское отд., 1972. — 244 с. 12. Несмеянов Ан.Н. Радиохимия. — М.: Химия, 1978. — 560 с. 13. Аналитическая химия урана. — М.: Изд. АН СССР, 1962. — 432 с. 14. Одинцов А.А., Хан В.Е., Краснов В.А., Пазухин Э.М. Радионуклиды в грунтовой воде наблюдательных скважин локальной зоны объекта «Укрытие» // Радиохимия. — 2007. — Т. 49. — №5. — С. 467—472. 15. Одинцов А.А., Пазухин Э.М. Метод определения изотопного состава U, Pu, Am и Cm в «горячих» частицах и в облученном ядерном топ ливе // Радиохимия. — 2004. — Т. 46. — №3. — С. 283—288. 16. Одінцов О.О. Трансуранові елементи в зоні впли- ву Чорнобильської атомної електростанції: Авто- реф. дис. … канд. техн. наук. — К., 2005. — 24 с. 17. Kersting A.B., Efurd D.W., Finnegan D.L., Rokop D.J., Smith D.K., Thompson J.L. Migration of plutonium in ground water at the Nevada Test Site // Nature. — 1999. — Vol. 397. — № 6714. — P. 56—59. 18. Persone W.R., Polzer W.L., Essington E.M., Nelson D.M., Orlandinl K.A. Mobility of Plutonium and Ame ricium through a Shallow Aquifer in a Semiarid Region // Environ. Sci. Technol. — 1990. — Vol. 24. — № 2. — P. 228—234. 19. Новиков А.П., Калмыков С.Н., Ткачев В.В. Формы существования и миграция актинидов в окружа- ющую среду // Рос. хим. журнал (Журнал Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). — 2005. — Т. 49. — № 2. — С. 119—126. 20. Кульскuй Л.А. Теоретическое обоснование техно- логии очистки воды. — К.: Наук. думка, 1968. — 127 с. 21. Руденко Л.И., Скляр В.Я., Хан В.Е. Очистка жид- ких радиоактивных отходов из объекта «Ук ры- тие» от трансурановых элементов, Sr и γ-из лу ча- телей // Радиохимия. — 2004. — Т. 46. — № 2. — С. 184—187. 22. Савкин А.Е., Моренова А.Г., Захарова Е.В., Родыги- на Н.И. Окислительно-сорбционная очист ка ку бо- вых остатков Ленинградской АЭС от радионукли- дов // Радиохимия. — 2003. — Т. 45. — № 4. — С. 363—365. 23. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Ю.Ю. Лурье. — М.: Химия, 1971. — 376 с. 24. Руденко Л.И., Джужа О.В., Хан В.Е. Окисли- тельная и мембранная очистка жидких ра дио- активных отходов от органических соединений и трансурановых элементов // Доп. НАН Украї- ни. — 2006. — №6. — С. 150—153. 25. Руденко Л.И., Джужа О.В., Хан В.Е. Окисли- тельная очистка жидких радиоактивных отхо- дов от органических соединений и радионукли- дов перманганатом калия // Доп. НАН України. — 2007. — №2. — С. 149—151. 26. Пат. 27863 Україна, МПК7 G 21 F 9/00 — F 9/04 Спосіб очищення рідких радіоактивних відхо- дів від трансуранових елементів / Л.І. Руденко, О.В. Джужа, В.Є. Хан. — № а 2006 07335; Заявл. 03.07.2006; Опубл. 26.11.2007, Бюл. № 19. Л. Руденко, В. Хан, В. Кухар МІГРАЦІЯ РАДІОНУКЛІДІВ З ОБ’ЄКТА «УКРИТТЯ» Наукові засади очищення рідких радіоактивних відходів від органічних речовин і трансуранових елементів Р е з ю м е Аварія на ЧАЕС викликала низку фундаментальних і прикладних проблем. Отримано нові дані для під- твердження важливої ролі твердої фази з розміром частинок 0,1–1 мкм та колоїдних частинок (мікро- частинок) у механізмі перенесення радіонуклідів із проммайданчика об’єкта «Укриття» в поверхневі шари ґрунту й у ґрунтові води. Запропоновано новий спосіб очищення РРВ від органічних речовин і тран- суранових елементів окисленням пероксидом водню і перманганатом калію, а також процес ультрафіль- трації на полімерних або неорганічних мембранах із розміром пор 0,05–0,10 мкм. Розроблений метод окислювального очищення запропоновано для впро- вадження на ЧАЕС. ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2008, № 4 23 L. Rudenko, V. Khan, V. Kukhar MIGRAION OF RADIOACTIVE NUCLIDES FROM “COVER” OBJECTS Scientific fundamentals of liquid radioactive waste prod- ucts and transuranian elements purification S u m m a r y Failure on the ChNPP caused a series of fundamental and applied problems. New information presented con- firms the substantial role of a solid phase with the size of 0,1—1 micrometers and colloid particles (micro par- ticles) in the mechanism of a transfer of radionuclides from the «Cover» industrial site in superficial lay- ers of soil and in ground water. The new purification method of contaminated water wastes is offered which enables to remove an organic matter and transuraniums by oxidization with hydrogen peroxide and potassium permanganate in combination with a ultrafiltration on polymeric or inorganic membranes with the size of pore 0,05—0,10 micrometers. The developed oxidiza- tion purification is recommended for implementation on ChNPP. Рослинність відіграла величезну роль для локалізації токсикантів у зоні аварії на Чорнобильській АЕС, зазнавши впливу радіоактивного забруднення. Тому для екологічних досліджень у цій зоні дуже важливий контроль стану рос- линності. Його методологія ґрунтується на вивченні спектральних характе- ристик рослинності в різних спектральних каналах. Контроль екологічного стану довкілля здійснено з використанням багатоканальних зображень су- путникових сенсорів, одержаних різними супутниками в 1980—1998 рр. Роз- глянуто два питання: оцінення впливу радіоактивного забруднення на стан рослинності (класифікація рослинних спільнот) та її фітосанітарний стан. Результати наземних польових досліджень використано для проведення про- бних вимірів та підтвердження даних, отриманих за допомогою космічного знімання. В. ЛЯЛЬКО, О.САХАЦЬКИЙ, З.ШПОРТЮК, О. СИБІРЦЕВА, А. ХОДОРОВСЬКИЙ, О. АЗІМОВ «ЗЕЛЕНИЙ ЩИТ» ПРОТИ РАДІОНУКЛІДІВ Класифікація рослинного покриву зони відчуження ЧАЕС за даними багатозонального космічного знімання © ЛЯЛЬКО Вадим Іванович. Член-кореспондент НАН України. Доктор геолого-мінералогічних наук. Дирек- тор Наукового центру аерокосмічних досліджень Землі НАН України. САХАЦЬКИЙ Олексій Ілліч. Кандидат геолого-мінералогічних наук. Провідний науковий співробітник від- ділу енергомасообміну в геосистемах цієї установи. ШПОРТЮК Зіновія Михайлівна. Кандидат фізико-математичних наук. Старший науковий співробітник відділу енергомасообміну в геосистемах цієї установи. СИБІРЦЕВА Оксана Миколаївна. Молодший науковий співробітник відділу енергомасообміну в геосисте- мах цієї установи. ХОДОРОВСЬКИЙ Артур Якович. Кандидат геолого-мінералогічних наук. Старший науковий співробіт- ник відділу енергомасообміну в геосистемах цієї установи. АЗІМОВ Олександр Тельманович. Кандидат геолого-мінералогічних наук. Старший науковий співробітник відділу енергомасообміну в геосистемах цієї установи.

Репозитарії

Схожі ресурси