vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2026-71-1-79-88vestift-930Research ArticleДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМDIAGNOSTICS AND SAFETY OF TECHNICAL AND ENVIRONMENT SYSTEMSВлияние модельного минерализованного раствора на диффузию 137Cs и 85Sr в глине месторождения «Марковское» при ее использовании в приповерхностном пункте захоронения радиоактивных отходовThe effect of model mineralized solution on diffusion of 137Cs and 85Sr in the clay from “Markovskoe” deposit when used in near-surface radioactive waste disposalБаклайА. А.BaklayA. A.

Баклай Анатолий Анатольевич – старший научный сотрудник лаборатории радиохимических исследований природных сред и экспертизы радиоактивных материалов  

а/я 119, 220109, Минск 

Anatoly A. Baklay – Senior Researcher, Laboratory for Radiochemical Research of Natural Environments and Examination of Radioactive Materials  

PO Box 119, 220109, Minsk 

a.baklay@tut.byЛеонтьеваТ. Г.LeontievaT. G.

Леонтьева Татьяна Геннадьевна – заведующий лаборатории радиохимических исследований природных сред и экспертизы радиоактивных материалов 

а/я 119, 220109, Минск 

Tatiana G. Leontieva – Head of the Laboratory for Radiochemical Research of Natural Environments and Examination of Radioactive Materials 

PO Box 119, 220109, Minsk 

leontieva@sosny.bas-net.byМаковскаяН. А.MakovskayaN. A.

Маковская Наталья Александровна – кандидат биологических наук, доцент, ученый секретарь 

а/я 119, 220109, Минск 

Natalia A. Makovskaya – Cand. Sci. (Biology), Associate Professor, Scientific Secretary 

PO Box 119, 220109, Minsk 

nata.mak@sosny.bas-net.byОнищукА. С.OnischukA. S.

Онищук Анна Сергеевна – младший научный сотрудник лаборатории радиохимических исследований природных сред и экспертизы радиоактивных материалов 

а/я 119, 220109, Минск 

Anna S. Onischuk – Junior Researcher, Laboratory for Radiochemical Research of Natural Environments and Examination of Radioactive Materials  

PO Box 119, 220109, Minsk 

hannaonis@gmail.comОбъединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны Национальной академии наук БеларусиThe Joint Institute for Power and Nuclear Research – Sosny of the National of the Academy of Sciences of Belarus2026310320267117988Copyright © Баклай А.А., Леонтьева Т.Г., Маковская Н.А., Онищук А.С., 20262026Баклай А.А., Леонтьева Т.Г., Маковская Н.А., Онищук А.С.Baklay A.A., Leontieva T.G., Makovskaya N.A., Onischuk A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/930

Методом прямой диффузии изучена миграция радионуклидов 137Cs и 85Sr в образце глины месторождения «Марковское» Гомельской области (сухая плотность 1400 кг/м3) в зависимости от минерализации порового раствора. Образцы глины увлажняли путем добавления дистиллированной воды и модельного минерализованного раствора. Данный минерализованный раствор моделировал химический состав поровой воды образца глины в случае проникновения атмосферных осадков в пункт захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) и их последовательного прохождения через материалы физических барьеров: бетон – Na-бентонит (буферная засыпка) – бетон. По результатам экспериментов определены значения кажущихся коэффициентов диффузии (Da) 137Cs и 85Sr в образце глины, которые составили: для дистиллированной воды – (1,5 ± 0,1) · 10–12 м2/с для 137Cs и (3,8 ± 0,2) · 10–11 м2/с для 85Sr; для минерализованного раствора – (1,6 ± 0,1) · 10–12 м2/с для 137Cs и (6,3 ± 0,3) · 10–11 м2/с для 85Sr. Установлено, что с увеличе­ нием минерализации порового раствора образца глины среднее значение Da 85Sr возрастает в 1,7 раза, а среднее значение Da 137Cs не изменяется в пределах погрешности экспериментов. Влияние минерализации влаги на изменение диффузии 85Sr в глине необходимо учитывать при ее использовании в составе подстилающего экрана пункта захоронения низко- и среднеактивных отходов АЭС, так как это будет способствовать увеличению вероятности миграции стронция за его пределы. Необходимо предусмотреть технологические решения, позволяющие ограничить или снизить доступ влаги в ПЗРО, а также увеличить время диффузии в глине посредством увеличения толщины подстилающего экрана. Полученные экспериментальные данные подтверждают, что глина месторождения «Марковское» Гомельской области перспективна для использования в составе подстилающего экрана при строительстве ПЗРО.

 The migration of radionuclides 137Cs and 90Sr in a compacted clay sample from the “Markovskoye” deposit of the Gomel region depending on the mineralization of its pore solution has been studied by the in-diffusion method. Distilled water and model mineralized solution were added to clay; the mineralized solution was modeling the chemical composition of pore water of the clay sample in case of atmospheric precipitation permeation into the radioactive waste disposal site and its consecutive passage through the materials of the physical barriers: concrete – Na-bentonite – concrete. The apparent diffusion coefficients (Da) of 137Cs and 90Sr in the clay sample were determined by the results of experiments: (1.5 ± 0.1) · 10–12 m2/s for 137Cs and (3.8 ± 0.2) · 10–11 m2/s for 85Sr in distilled water, (1.6 ± 0.1) · 10–12 m2/s for 137Cs and (6.3 ± 0.3) · 10–11 m2/s for 85Sr in mineralized solution. It was found that with increasing mineralization of the pore solution of the clay sample Da 90Sr increases by 1,7 times, and Da 137Cs does not change within the limits of the error of the experiments. This change of 90Sr diffusion coefficient in clay should be taken into account in case of its use as a part of the underlying screen of the disposal site of low- and medium-active waste of NPP, as it will increase the probability of 90Sr migration beyond its limits. There is a necessity to come up with technological solutions to prevent or decrease water permeation into the radioactive waste disposal as well as increase the diffusion time by raising the thickness of the clay barrier. The results of the experiments in this study confirm that clay from the “Markovskoye” deposit of the Gomel region is promising for use as a compacted clay barrier in the radioactive waste disposal facility. 

глинамонтмориллонитсорбциядиффузияцезийстронциймодельный минерализованный растворпункт захоронения радиоактивных отходовclaymontmorillonitesorptiondiffusioncesiumstrontiummodel mineralized solutionradioactive waste disposal facilityReferencesApplied geochemistry special issue on “Geochemistry of clays and clay rocks in the context of radioactive waste disposal” / A. Gautschi, I. Gaus, T. Gimmi [et al.] // Applied Chemistry. – 2019. – Vol. 105. – P. 127–129. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2019.05.001Gautschi A., Gaus I., Gimmi T., Mazurek M., Wersin P., Cathelineau M., Bath A. Applied geochemistry special issue on “Geochemistry of clays and clay rocks in the context of radioactive waste disposal”. Applied Chemistry, 2019, vol. 105, pp. 127–129. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2019.05.001Диффузия и сорбция радия и стронция в слое пористого сорбента на основе гидроксиапатита / А. В. Северин, А. В. Гопин, А. Н. Васильев, К. И. Еникеев // Радиохимия. – 2021. – Т. 63, № 1. – С. 54–58. https://doi.org/10.31857/S0033831121010081Severin A. V., Gopun A. V., Vasil’ev A. N., Enikeev K. I. Diffusion and sorption of radioactivity and strontium in a porous sorbent based on hydroxyapatite. Radiochemistry, 2021, vol. 63, no. 1, pp. 51–55. https://doi.org/10.1134/s1066362221010082Crovisier, J. L. Nature and role of natural alteration gels formed on the surface of ancient volcanic glasses. (Natural analogs of waste containment glasses) / J. L. Crovisier, T. Advocat, J. Dussossay // Jornal of Nuclear Materials. – 2003. – Vol. 321, iss. 1. – P. 91–109. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00206-XCrovisier J. L., Advocat T., Dussoray J. Nature and role of natural alteration gels formed on the surface of ancient volcanic glasses. (Natural analogs of waste containment glasses). Jornal of Nuclear Materials, 2003, vol. 321, pp. 91–109. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00206-XFUNMIG Integrated Project results and conclusions from a safety case perspective / B. Schwyn, P. Wersin, J. Rüedi [et al.] // Applied Chemistry. – 2012. – Vol. 27. – P. 501–525. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2011.09.018Schwyn B., Wersin P., Rüedi J., Schneider J., Altmann S., Missana T., Noseck U. FUNMIG Integrated Project results and conclusions from a safety case perspective. Applied Geochemistry, 2012, vol. 27, pp. 501–525. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2011.09.018Жемжуров, М. Л. Техническая концепция захоронения очень низкоактивных, низкоактивных и короткодвижущих среднеактивных отходов Белорусской АЭС / М. Л. Жемжуров, Н. Д. Кузьмина // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя фiзіка-тэхнічных навук. – 2022. – Т. 67, № 1. – С. 105–118. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2022-67-1-105-118Zhemzhurov M. L., Kuzmina N. D. Technical concept of disposal for very low-level, low-level and short-lived intermediate-level radioactive waste of the Belarusian NPP. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-tekhnichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2022, vol. 67, no. 1, pp. 105–118 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2022-67-1-105-118Анисимов, Н. А. Численное моделирование влагопереноса в конструкциях приповерхностного пункта захоронения радиоактивных отходов / Н. А. Анисимов, А. А. Куваев // Радиоактивные отходы. – 2022. – № 3 (20). – С. 97–106. https://doi.org/10.25283/2587-9707-2022-3-97-106Anisimov N. A., Kyvaeev A. A. Numerical modeling of moisture transfer in structures of a near-surface radioactive waste disposal facility. Radioaktivnye othody = Radioactive Waste, 2022, no. 3 (20), 97–106 (in Russian). https://doi.org/10.25283/2587-9707-2022-3-97-106Варлакова, Г. А. Оценка противомиграционных свойств материалов для буферной засыпки приповерхностного хранилища радиоактивных отходов / Г. А. Варлакова, Е. Е. Осташкина, З. И. Голубева // Радиохимия. – 2013. – Т. 55, № 6. – С. 549–552.Varlakova G. A., Ostashkina E. E., Golybeva Z. E. Evaluation of the antimigration properties of materials for buffer filling of a near-surface radioactive waste repository. Radiochemistry, 2013, vol. 56, pp. 109–113. https://doi.org/10.1134/s1066362214010214Шарафутдинов, Р. Б. Моделирование диффузии радионуклидов из приповерхностных хранилищ жидких РАО / Р. Б. Шарафутдинов, О. Н. Уманова, В. И. Корж // Ядерная и радиационная безопасность. – 2008. – № 1. – С. 18–25.Sharafutdinov R. B., Umanova O. N., Korzh V. I. Modeling of radionuclide diffusion from near-surface liquid RW storage facilities. Yadernaya i radiatsionnaya bezopasnost’ = Nuclear and Radiation Safety, 2008, no. 1, pp. 18–25 (in Russian).Маковская, Н. А. Глины Республики Беларусь в качестве инженерных барьеров при захоронении радиоактивных отходов / Н. А. Маковская, Т. Г. Леонтьева, А. А. Баклай // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя фiзіка-тэхнічных навук. – 2023. – Т. 68, № 3. – С. 252–264. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2023-68-3-252-264Makovskaya N. A., Leontieva T. G., Baklay A. A. Clays of the Republic of Belarus as engineering barriers for disposal of radioactive waste. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-tekhnichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2023, vol. 68, nо. 3, pp. 252–264 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2023-68-3-252-264Сускин, В. В. Подходы к геомиграционному моделированию при оценке безопасности пункта захоронения РАО в расчетном комплексе GERA / В. В. Сускин, И. В. Капырин, К. А. Балдырев // Радиоактивные отходы. – 2023. – № 3 (24). – С. 117–125. https://doi.org/10.25283/2587-9707-2023-3-117-125Suskin V. V., Kapyrin I. V., Baldyrev K. A. Approaches to geomigration modeling for safety assessment of RAW disposal site in the GERA calculation complex. Radioaktivnye othody = Radioactive Waste, 2023, no. 3 (24), pp. 117–125 (in Russian). https://doi.org/10.25283/2587-9707-2023-3-117-125Overview of laboratory methods employed for obtaining diffusion coefficients in FEBEX compacted bentonite / M. Garcia-Gutiérrez, J. L. Cormenzana, T. Missana [et al.] // Journal of Iberian Geology. – 2006. – Vol. 32, № 1. – P. 37–53.Garcia-Gutiérrez M., Cormenzana J. L., Missana T., Mingarro M., Molinero J. Overview of laboratory methods employed for obtaining diffusion coefficients in FEBEX compacted bentonite. Journal of Iberian Geology, 2006, vol. 32, no. 1, pp. 37–53.Baborová, L. Comparison of Sr transport in compacted homoionous Na and Ca bentonite using a planar source method evaluated at ideal and non-ideal boundary condition / L. Baborová, E. Viglošová, D. Vopálka // Water. – 2021. – Vol. 13. – P. 37–53. https://doi.org/10.3390/w13111520Baborová L., Viglošová D. Vopálka D. Comparison of Sr transport in compacted homoionous Na and Ca bentonite using a planar source method evaluated at ideal and non-ideal boundary condition. Water, 2021, vol. 13, pp. 37–53. https://doi.org/10.3390/w13111520Богатов, С. А. К вопросу выбора инженерных барьеров пункта приповерхностного захоронения РАО на примере сценария переполнения / С. А. Богатов, Г. Д. Неуважаев, В. Ю. Коновалов // Вопросы радиационной безопасности. – 2019. – № 3. – С. 3–14.Bogatov S. A., Neuvazhaev G. D., Konovalov V. Yu. The issue of selection of engineering barriers of near-surface RW disposal facility on the example of overflow scenario. Voprosy radiatsionnoi bezopasnosti = Radiation Safety Issues, 2019, no. 3, pp. 3–14 (in Russian).Влияние минерализованного раствора на защитные свойства глин при изоляции радиоактивных отходов / Н. А. Маковская, Т. Г. Леонтьева, А. А. Баклай, Д. А. Кузьмук // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя фiзіка-тэхнічных навук. – 2024. – Т. 69, № 3. – С. 233–243. https://doi.org/10.29235/1561-8358-2024-69-3-233-243Makovskaya N. A., Leontieva T. G., Baklay A. A., Kuzmuk D. A. Effect of mineralized solution on protective properties of clays in radioactive waste isolation. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-tekhnichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2024, vol. 69, no. 3, pp. 233–243 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8358-2024-69-3-233-243Использование глинистых материалов для создания защитных барьеров радиационно опасных объектов / К. В. Мартынов, Е. В. Захарова, А. Н. Дорофеев [и др.] // Радиоактивные отходы. – 2020. – № 3 (12). – С. 39–53. https://doi.org/10.25283/2587-9707-2020-3-39-53Martynov K. V., Zakharova E. V., Dorofeev A. N., Zubkov A. A., Prishchep A. A. Use of clay materials to create protective barriers for radiation hazardous facilities Radioaktivnye othody = Radioactive Waste, 2020, no. 3 (12), pp. 39–53 (in Russian). https://doi.org/10.25283/2587-9707-2020-3-39-53Post, J. E. Rietveld refinement of crystal structures using powder X-ray diffraction data / J. E. Post, D. L. Bish // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. – 1989. – Vol. 20, № 1. – P. 277–308.Post J. E., Bish D. L. Rietveld refinement of crystal structures using powder X-ray diffraction data Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 1989, vol. 20, no. 1, pp. 277–308.Doebelin, N. Profex: a graphical user interface foe the Rietveld refinement program BGMN / N. Doebelin, R. Kleeberg // Journal of Applied Crystallography. – 2015. – Vol. 48, part 5. – P. 1573–1580. https://doi.org/10.1107/S1600576715014685Doebelin N., Kleeberg R. Profex: a graphical user interface foe the Rietveld refinement program BGM. Journal of Applied Chemistry, 2015, vol. 48, part 5, pp. 1573–1580. https://doi.org/10.1107/S1600576715014685Румынин, В. Г. Опыт изучения глинистых толщ и кристаллических массивов как геологических сред для окончательной изоляции РАО / В. Г. Румынин // Радиоактивные отходы. – 2017. – № 1 (1). – С. 42–53.Rumynin V. G. Experience in studying clay strata and crystalline massifs as geologic media for final isolation of RWs. Radioaktivnye othody = Radioactive Waste, 2017, no. 1 (1), pp. 42–53 (in Russian).Diffusion of Na (I), Ca (II), Cs (I), Sr (II) and Eu (III) in smectite rich natural clay / Sharayu Karas, Sumit Kumar, R. K. Bajpai, B. S. Tomar // Journal of Environmental Radioactivity. – 2016. – Vol. 151, part 1. – P. 218–223. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.10.012Karas Sharayu, Kumar Sumit, Bajpai P. K., Tomar B. S. Diffusion of Na (I), Ca (II), Cs (I), Sr (II) and Eu (III) in smectite rich natural clay. Journal of Environmental Radioactivity, 2016, vol. 151, part 1, pp. 218–233. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.10.012

The authors declare that there are no conflicts of interest present.