Влияние модельного минерализованного раствора на диффузию 137Cs и 85Sr в глине месторождения «Марковское» при ее использовании в приповерхностном пункте захоронения радиоактивных отходов

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 (D_a) 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 D_a ⁸⁵Sr возрастает в 1,7 раза, а среднее значение D_a 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.

1. Applied 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.2019.05.001

2. Диффузия 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/S0033831121010081

3. Crovisier, 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-X

4. FUNMIG 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.2011.09.018

5. Жемжуров, 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/10.29235/1561-8358-2022-67-1-105-118

6. Анисимов, 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/10.25283/2587-9707-2022-3-97-106

7. Варлакова, 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.

8. Шарафутдинов, 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.

9. 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/10.29235/1561-8358-2023-68-3-252-264

10. Сускин, 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/10.25283/2587-9707-2023-3-117-125

11. Overview 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.

12. 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/w13111520

13. Богатов, 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.

14. 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/10.29235/1561-8358-2024-69-3-233-243

15. Использование 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/10.25283/2587-9707-2020-3-39-53

16. Post, 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.

17. 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/S1600576715014685

18. Румынин, 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.

19. 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.2015.10.012