WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

НИКУЛЕНКОВ Антон Михайлович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МИГРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НИЖНЕГО КЕМБРИЯ И ВЕРХНЕГО ВЕНДА ДЛЯ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ХРАНИЛИЩ НИЗКО- И СРЕДНЕАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (Г. СОСНОВЫЙ БОР, ЛЕНИНГРАДСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Специальность 25.00.07 – Гидрогеология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет».

Научный руководитель – доктор геолого-минералогических наук, профессор Румынин Вячеслав Гениевич

Официальные оппоненты:

Чарыкова Марина Валентиновна доктор геолого-минералогических наук, доцент СанктПетербургского государственного университета, заведующая кафедрой геохимии Петров Николай Семенович кандидат геолого-минералогических наук, доцент СанктПетербургского государственного горного университета, доцент кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Ведущая организация – ОАО «ВНИПИЭТ»

Защита состоится 30 мая 2012 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу 199106 СанктПетербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СанктПетербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 28 апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.г.-м.н. И.Г. Кирьякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Ключевым моментом в недавно принятом Федеральном законе «Об обращении с радиоактивными отходами …» (№190-ФЗ от 11.07.2011 г.) является новая стратегия обращения с накопленными радиоактивными отходами (РАО), предполагающая переход от технологии их хранения к технологии захоронения в пунктах окончательной изоляции. Создание единой государственной системы обращения с РАО предполагает также повышение требований к мониторингу и прогнозированию воздействия на окружающую среду действующих и проектируемых хранилищ РАО.

На территории Северо-Запада Европейской части РФ складирование низко- (НАО) и средне- (САО) активных радиоактивных отходов Санкт-Петербурга и Ленинградской области осуществляется на специализированной площадке г. Сосновый Бор во временных поверхностных хранилищах. Ограниченный объём наземных хранилищ предопределяет актуальность постановки вопроса об использовании подземного пространства для захоронения РАО. Первые предпроектные проработки этого вопроса были выполнены в 1980-х годах специалистами ВНИПИЭТ (В.Т. Сорокин, А.В. Демин), ЛСК «Радон» (М.Ф. Якушев, А.А. Игнатов), а также сотрудниками ФГУП НПО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина» (Е.Б. Андерсон, В.Г. Савоненков, С.И. Шабалев).

Выбор участка для строительства подземного пункта захоронения РАО в пределах г. Сосновый Бор Ленинградской области обусловлен развитой производственной базой атомной энергетики и относительно благоприятными геологическими и гидрогеологическими условиями.

Для обоснования безопасности при создании пункта захоронения РАО (ПЗРО) требуется детальное изучение физико-механических, фильтрационных и миграционных (барьерных) свойств вмещающих глинистых пород. Большой вклад в развитие представлений о формировании свойств глинистых отложений Северо-Запада внесли фундаментальные труды В.Д. Ломтадзе. В работах Р.Э. Дашко получили развитие новые представления о коренных глинистых породах региона как среды с трещиновато-блочной структурой.

Исследованиям миграционных параметров посвящены работы Е.И. Орловой, А.Е. Орадовской и др. Применительно к песчаноглинистым отложениям Ленинградской области, изучением сорбционных и диффузионных свойств занимались Е.Б. Панкина, М.П. Глухова, Е.В. Захарова. В диссертационных работах А.Н. Дунаевой и М.Н. Сабодиной рассмотрены основные механизмы адсорбции радионуклидов на глинах.

Представления о существующем загрязнении подземных вод г. Сосновый Бор и его окрестностях основываются на материалах В.П. Тишкова, Л.Д. Блиновой, В.А. Мироненко, В.Г. Румынина, А.В.

Степанова, Е.Б. Панкиной, М.П. Глуховой, М.Л. Глинского, А.В.

Глаголева.

Достоверность прогнозирования радионуклидного воздействия на компоненты подземной среды зависит от учета тех процессов, которые отвечают за массоперенос вещества, а также от качества параметрической базы, заложенной в модель. Результаты прогнозов в свою очередь определяют принятие окончательного решения о возможности строительства подземных сооружений повышенной степени ответственности.

Цель работы. Обоснование геомиграционных параметров песчаноглинистых отложений нижнего кембрия и верхнего венда, определяющих безопасность эксплуатации пунктов хранения и захоронения НАО и САО применительно к условиям Северо-Западного атомнопромышленного комплекса (СЗАПК).

Основные задачи исследования:

– оценка пространственной изменчивости адсорбционных и диффузионных параметров ломоносовских песчаников и верхнекотлинских глин в зоне влияния существующих поверхностных и проектируемых подземных хранилищ РАО;

– разработка новых методик проведения и интерпретации лабораторных экспериментов для определения коэффициентов молекулярной диффузии в глинистых отложениях, а также их математическое обоснование;

– прогнозирование миграции радионуклидов в верхнекотлинских глинах при аварийных сценариях эксплуатации подземных хранилищ РАО.

Методы исследования. При выполнении работы соискатель применял полевые, лабораторные и расчетные методы исследований.

Для изучения геологического строения участка и отбора образцов породы использовалось колонковое бурение. Активность радионуклидов в лабораторных условиях определялась счетными радиометрическими методами. Прогнозы миграции радионуклидов проводились как на стандартных численных программных средствах (ModFlow, MT3DMS), так и по аналитическим зависимостям.

Научная новизна:

– предложены структурные модели пространственной изменчивости коэффициентов адсорбционного распределения (Sr-90, Cs-137 и Co-60) для ломоносовских песчаников;

– получены статистически обоснованные значения параметра, характеризующего анизотропию коэффициента молекулярной диффузии в вернекотлинских глинах;

– исследована и математически описана кинетика адсорбции радионуклидов в мелкомасштабных диффузионных экспериментах с образцами верхнекотлинских глин.

Практическая значимость полученных результатов.

– разработанные новые методики проведения диффузионных экспериментов и математические модели интерпретации их результатов могут использоваться на других объектах хранения и захоронения РАО;

– полученные параметры адсорбции и молекулярной диффузии, в сочетании с результатами других исследований, могут быть использованы при разработке проектов оценки воздействия на окружающую среду ЛАЭС-2 и ПЗРО.

Личный вклад соискателя. Начиная с 2006 г., в рамках студенческих работ, а затем на этапе подготовки кандидатской диссертации соискатель исследует процессы миграции радионуклидов в подземных водах. Всё это время работы ведутся в тесном сотрудничестве с научными, изыскательскими и проектными организациями: СПбО ИГЭ РАН, ФГУП «НИТИ», ИФХЭ РАН, ОАО «СПБАЭП», ФГУП «РосРАО», ГК «РОСАТОМ», ОАО «ГИ ВНИПИЭТ», ОАО «ЭНЕРГОИЗЫСКАНИЯ», ФГУП «ГИДРОСПЕЦГЕОЛОГИЯ».

Автор диссертации принимал непосредственное участие в полевых работах при бурении скважин, отборе проб воды и кернового материала. Им была разработана методика постановки и интерпретации результатов лабораторных экспериментов, а также обоснованы численные и аналитические модели миграции радионуклидов, даны прогнозные оценки формирования полей загрязнения подземных вод.

Обоснованность и достоверность научных результатов базируется на анализе публикаций по исследуемой проблематике, обширном полевом материале и лабораторных исследованиях, а также на результатах модельных расчетов.

Защищаемые положения.

1. Характер пространственной изменчивости коэффициента сорбционного распределения ломоносовских песчаников для Sr-90, Cs137 и Co-60 определяется различиями в типах физико-химических взаимодействий этих радионуклидов с минеральной матрицей рассматриваемых пород.

2. Существенные различия (в 3–10 раз) в коэффициентах фильтрации воды и диффузии радионуклидов (H-3, Sr-90, Cs-137 и Co60) в вертикальном и горизонтальном направлениях для верхнекотлинских глин, установленные на участке предполагаемой проходки горных выработок подземного пункта захоронения РАО, определяются их макро– и микротекстурой.

3. Безопасность подземного пункта захоронения РАО в нормальных и аварийных режимах эксплуатации, а также после его консервации, обеспечивается за счет низкой проницаемости верхнекотлинских глин и их физико-химической активности, что подтверждается экспериментальными и модельными исследованиями.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты исследования и защищаемые положения диссертации докладывались на международных и российских конференциях: II, III, IV Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий:

обращение с РАО и ОЯТ» (Санкт-Петербург 2007, 2008, 2009); 5-й НТС «Проблемы и перспективы развития химического и радиохимического контроля в атомной энергетике» (Сосновый Бор, 2009); Первая всероссийская конференция молодых учёных, посвящённая памяти В.А. Мироненко (Санкт-Петербург, 2010); Международная конференция «Инженерная защита территорий и безопасность населения: роль и задачи геоэкологии, инженерной геологии и изысканий» (Москва, 2011г); «Комплексные проблемы гидрогеологии» (Санкт-Петербург, 2011); Российско-германский семинар по обращению с радиоактивными отходами низкого и среднего уровня активности (Санкт-Петербург, 2011); Заседание германо-российской группы экспертов по научно-техническому сотрудничеству в области исследований по безопасности реакторов и захоронению РАО (Германия, Гархинг, 2011).

Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в опубликованных работах. Из них 1 статья в журнале, входящем в перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки России, свидетельства о государственной регистрации баз данных и 1-ой программы на ЭВМ.

Структура работы. Диссертация изложена на 148 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 1наименований, содержит 83 рисунка и 32 таблицы.

Благодарности. Соискатель выражает признательность своему научному руководителю члену-корр. РАН, д.г.-м.н. В.Г. Румынину за постоянную помощь и поддержку на всем протяжении подготовки диссертационной работы. Отдельная благодарность к.г.-м.н.

Л.Н. Синдаловскому за предоставленные консультации в процессе выполнения работы, а также сотрудникам ФГУП «РосРАО» – И.А. Суханову, А.А. Игнатову, А.Г. Литвиненко за организационную поддержку и финансирование выполняемых работ. Консультации по проектным решениям любезно предоставлены д.т.н. В.Т. Сорокиным.

Соискатель благодарит сотрудников радиохимических лабораторий НИТИ и ИФХЭ РАН – к.х.н. Е.Б. Панкину, к.х.н. Е.В. Захарову, М.П. Глухову, Н.В. Черноморову и Л.И. Константинову за качественно проведённые эксперименты с радиоактивными изотопами, а также В.В. Сокурова (ВНИИГ) и М.О. Зезину (СПбГУ) за предоставленный материал по фильтрации воды в глинах.

Соискатель особенно признателен профессору кафедры гидрогеологии и инженерной геологии СПГГУ д.г.-м.н. Р.Э. Дашко за критические замечания, способствовавшие улучшению содержания работы, а также сотрудникам кафедры гидрогеологии СПбГУ за активное обсуждение диссертации и ряд ценных советов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа посвящена гидрогеологическим и геоэкологическим проблемам безопасности обращения с радиоактивными материалами в промышленной зоне г. Сосновый Бор, где на берегу Финского залива размещены предприятия Северо-Западного атомно-промышленного комплекса.

Детальные материалы сейсмо-тектонических изысканий свидетельствуют о том, что исследуемая площадка расположена в пределах квазиоднородного тектонического блока. Максимальное воздействие при землетрясении с Ммах=4.5 на площадке ожидается от зон XIV порядка и может достигать 5.7 баллов по шкале MSK-(материалы ОАО «СПбАЭП»).

Геологический разрез территории имеет двухъярусное строение.

Разведочные скважины вскрывают древний кристаллический фундамент в интервале глубин 170–180 м, на котором несогласно залегает толща осадочных пород, сложенная песчано-глинистыми отложениями вендской, кембрийской и четвертичной систем (прил. 2).

В основе геологического и гидрогеологического описания участка лежит обработка первичного полевого материала, выполненная автором на основе данных бурения более 500 скважин, а также фондовых геологических материалов и публикаций.

С точки зрения воздействия предприятий на окружающую среду, основной интерес представляют две толщи: ломоносовские песчаники (V2-Є1 lm) ломоносовского водоносного горизонта и верхневендские глины (V2 kt) котлинского водоупорного горизонта.

Проведенные исследования позволили сформулировать три основных защищаемых положения.

1. Характер пространственной изменчивости коэффициента сорбционного распределения ломоносовских песчаников для Sr-90, Cs-137 и Co-60 определяется различиями в типах физикохимических взаимодействий этих радионуклидов с минеральной матрицей рассматриваемых пород.

Интерес к ломоносовским песчаникам обусловлен в первую очередь локализацией на изучаемой территории системы поверхностных хранилищ РАО и строительством новой атомной электростанции (ЛАЭС-2). Подошвы фундаментов этих сооружений находятся в непосредственном контакте с водами ломоносовского горизонта. На территории фиксируются современные локальные участки загрязнения подземных вод различными техногенными радионуклидами.

В проницаемой толще ломоносовских песчаников преобладающим механизмом является конвективно-дисперсионный массоперенос. Скорости переноса инертных загрязнителей в горизонте могут достигать первых десятков м/год. Однако распространение радионуклидов в геологической среде практически всегда осложняется различными физико-химическими процессами. Так, адсорбция растворенных веществ на поверхности минеральных агрегатов является одним из главных факторов, сдерживающих радиоактивное загрязнение подземных вод.

Для изучения адсорбционных свойств ломоносовских песчаников были отобраны грунтовые пробы нарушенного и ненарушенного сложения из 28 неглубоких скважин, а также пробы из обнажения борта строительного котлована.

Отобранные образцы различаются по цвету. В первом приближении можно ориентироваться на две цветовые градации: серые и пестроцветные песчаники. Пестроцветные песчаники располагаются преимущественно в верхней части разреза и их окраска связана с присутствием повышенных количеств оксидов и гидрооксидов железа – это зона первичного взаимодействия инфильтрационных и поровых вод, в пределах которой активно протекают окислительные процессы.

В лабораторных условиях изучались коэффициент адсорбционного распределения (Kd) Co-60, Cs-137 и Sr-90. Для выявления статистических закономерностей строились гистограммы распределений коэффициента Kd (рис. П 1.1). Кроме того, анализировалась связь коэффициентов распределения с содержанием металлов (Fe, Mn, Al, Na, K, Cs, Ca, Mg, Sr, Co, Cu, Pb, Cr, Ni, Zn, Ti) в пробах песчаника.

Сопоставление полученных результатов (рис. П 1.1) показывает, что для всех выборок Kd характерно логнормальное распределение. По степени сорбируемости породой радионуклиды располагаются в ряд:

Co-60>Cs-137>Sr-90. Полученная статистическая выборка свидетельствует о существенной неоднородности параметра Kd.

Коэффициент вариации Kd лежит в интервале 55–126 %.

Достаточно чувствительным к цветовой шкале оказался коэффициент Kd, характеризующий адсорбцию Co-60 (рис. П 1.1). Из представленных данных следует, что ярко окрашенные разности песчаников более активно сорбируют кобальт. Можно предположить, что существует определённая связь между степенью сорбируемости радионуклида породой и содержанием в ней оксидов и гидроксидов железа, присутствие которых и придаёт окраску породе.

В этой связи представляют интерес результаты опытов по растворению минеральной фазы породы последовательно в соляной, азотной и плавиковой кислотах (pH<1), позволившие определить суммарное содержание металлов в отдельных пробах. Отмечается хорошая линейная корреляция Kd с содержанием в породе суммарного железа и марганца (рис. 1). Точки на графике, отвечающие повышенным концентрациям металлов и значениям Kd, соответствуют наиболее ярким разновидностям песчаников. Выявленная зависимость позволяет утверждать, что преобладающим механизмом адсорбции Co60 в ломоносовских песчаниках является механизм поверхностного комплексообразования на оксидных и гидроксидных пленках железа.

Для радиоактивных изотопов Cs-137 и Sr-90 не удалось выявить сколько-нибудь значимой связи статистических распределений с цветовой гаммой, а также с концентрацией металлов.

Наряду с классическими статистическими подходами, в работе сделана попытка проанализировать пространственную изменчивость адсорбционных параметров и выявить геометрию полей изменчивости при помощи методов геостатистики. В их основу положен анализ вариограмм – функций, которые позволяют выявить пространственные корреляции значений исследуемых параметров и учесть их в алгоритмах интерполяции.

88а) б) Серый Желтый 66Оранжево-рыжий 400 4220.0x100 8.0x10-5 1.6x10-0x100 1x10-3 2x10-3 3x10-3 4x10-С (мг Mn / мг породы) С (мг Fe/мг породы) Рис. 1. Зависимость Kd от содержания а) – железа б) – марганца в пробе Вариограммы изменчивости Kd для радионуклидов Sr-90, Co-60, Cs-137 изучались по образцам из обнажения борта котлована.

Построенные вариограммы изменчивости для Co-60 (рис. П 1.1), как и ожидалось, имеют характерный вид слоистой структуры: зона влияния в горизонтальном направлении сопоставима с длинной опробуемого участка (около 30.0 м), а зона влияния Kd по глубине составляет 0.4 м.

Аппроксимация вариограмм экспоненциальной моделью (рис. П 1.2) позволила учесть особенности пространственной изменчивости в алгоритмах интерполяции. Результаты моделирования неоднородности (10 000 симуляций) Kd для Co-60 представлены на рис. П 1.5 б, где прослеживается чёткая горизонтально слоистая d d K (cм /г) K (cм /г) структура. Следует обратить внимание на то, что полученная картина распределений Kd Co-60 визуально очень схожа с цветовой раскраской опробуемого борта котлована (рис. П 1.5 а).

Анализ вариограмм для Kd Cs-137 (рис. П 1.5 в) и Sr-(рис. П 1.5 г) не позволил выявить выдержанных пространственных закономерностей. Вариограммы сразу же выходят на стационар. Такое поведение характерно для структуры «сплошной неоднородности», а алгоритмы геостатистики вырождаются в алгоритмы классической статистики.

Таким образом, распределение полей неоднородности Kd для Co60, Cs-137 и Sr-90 в геологическом разрезе описывается различными структурными моделями. Так, для Co-60 выявлена слоистая структура неоднородности, за которую отвечает механизм поверхностного комплексообразования на пленках гидроксида железа. Адсорбция Сs137 и Sr-90 в ломоносовских песчаниках происходит по другим механизмам, о чем свидетельствует иной характер пространственной неоднородности. Предполагается, что адсорбция этих радионуклидов протекает преимущественно по механизму ионного обмена на глинистых частицах – адсорбционных центрах, присутствующих в виде цемента в составе ломоносовских песчаников. Именно хаотически расположенные глинистые частицы формируют структуру «сплошной неоднородности» параметра Kd в геологическом разрезе для радионуклидов Cs-137 и Sr-90.

С помощью программы MT3DMs рассмотрен ряд тестовых задач в профильной постановке по изучению поведения ореолов радионуклидного загрязнения в условиях различных пространственных структур матриц неоднородности Kd в ломоносовских песчаниках (прил. 3). Результаты сравнивались с расчетами на однородных (осредненных) матрицах Kd. Показано, что в геомиграционных моделях необходимо учитывать пространственную неоднородность адсорбционных констант. Использование упрощённого подхода, основанного на средних значениях Kd (однородная матрица), часто может приводить к значимым ошибкам при прогнозировании миграции радионуклидов в гетерогенных по своим адсорбционным свойствам породах водоносных горизонтов.

2. Существенные различия (в 3–10 раз) в коэффициентах фильтрации воды и диффузии радионуклидов (H-3, Sr-90, Cs-137 и Co-60) в вертикальном и горизонтальном направлениях для верхнекотлинских глин, установленные на участке предполагаемой проходки горных выработок подземного пункта захоронения РАО, определяются их макро– и микротекстурой.

С каждым годом возрастает интерес к глинистым формациям, рассматриваемым в качестве сред, предназначенных для долговременного хранения опасных химических и радиоактивных отходов. Так, национальные программы Бельгии, Франции и Швейцарии ориентированы во многом на изучение глинистых толщ для создания хранилищ.

Возможность создания пункта окончательной изоляции РАО в глинистых отложениях Ленинградской области обсуждалась достаточно активно в течение многих лет. Могильник позволит безопасно изолировать аккумулированные отходы на период их потенциальной опасности без ущерба для окружающей среды и человека, оптимизировав структуру «временных» хранилищ отходов.

В условиях весьма низкой проницаемости глинистых пород, где конвекция носит подчинённый характер, одним из наиболее значимых процессов, определяющих интенсивность выноса радионуклидов с участков их захоронения, становится молекулярная диффузия, а также способность вмещающей среды к адсорбции радионуклидов.

Экспериментальному обоснованию миграционных параметров толщи котлинских глин посвящена третья глава диссертации.

Фильтрационные свойства котлинских глин Коэффициенты фильтрации (k) котлинских глин изучались в модифицированных приборах трехосного сжатия на 8 монолитах, ориентированных по двум взаимно перпендикулярным направлениям при различных ступенях давления (см. пример на рис. 2 а, табл. 1);

гидравлические градиенты менялись от 10 до 350.

Таблица 1. Сводная таблица коэффициентов фильтрации глин № скв. Глубина, м kII, м/сут k, м/сут Анизотропия 5/10 48.6-49.0 6.00·10-6 1.30·10-6 4.4/10 51.8-52.1 4.00·10-6 6.00·10-7 6.4/10 69.2-69.5 1.90·10-5 1.40·10-6 13.7/11 70.3-70.6 2.17·10-5 1.3·10-6 16.7/11 94.0-94.25 2.04·10-4 2.30·10-5 8.В результате проведенных поинтервальных исследований удалось установить, что котлинские глины обладают относительно низкими фильтрационными свойствами. Так, коэффициент фильтрации по направлению вкрест напластования лежит в диапазоне от 6·10-7 до 2·10-5 м/сут, а значения по напластованию от 4·10-6 до 2·10-4 м/сут.

Выявлена сильная анизотропия параметра (до 16), которая объясняется тонкой слоистостью глинистых отложений.

Коэффициент анизотропии (k||/k 0 5 10 15 20 a) б) 3x10-- k||/k Интервал 70.3-70.- k|| к = 1.30*10-6 м/сут - k кII= 2.17*10-5 м/сут 2x10-= 16.Направление II 1x10-10x10 100 200 300 400 1x10-7 1x10-5 1x10-Градиент, м/м Коэффициент фильтрации, м/сут Рис. 2. Коэффициенты фильтрации в котлинских глинах. а) – определение коэффициента фильтрации (скв. 7/11); б) – распределение k по глубине Адсорбционные свойства котлинских глин Сорбционные эксперименты проводились на образцах керна котлинских глин. Минералогический анализ тонкой фракции показал, что глины состоят из смеси слоистых алюмосиликатов, представленных преимущественно иллитом и каолинитом.

Для изучения адсорбционно-десорбционных процессов в системе «горная порода – пластовая вода» использовались радионуклиды Sr-90, Cs-137 и Co-60. Вариации Kd для трех радионуклидов по глубине представлены на рис. 3.

Установлено, что максимальными адсорбционными характеристиками обладает Сs-137, а минимальными Sr-90. Емкость катионного обмена лежит в пределах от 5.5 до 11.0 мг.-экв./100 г. породы (В.Г. Румынин, 2011). Для всех радионуклидов характерен минимум Kd в интервалах глубин 100–135 м, что связано с литологическими особенностями – увеличением доли алевритов в разрезе и постепенным переходом к редкинскому водоносному горизонту (рис. 3).

Глубина, м Скорость, м/сут Содержание, % 0 20 - d<0.005 mm - d=0.1-0.05 mm 1г) 1Рис. 3. Диаграмма распределения значений Kd в глинах по глубине. а) – Cs137, б) – Sr-90; в) – Co-60, г) – гранулометрический состав (скв. 6/11) Диффузионные свойства котлинских глин Диффузионные свойства котлинских глин изучались в однокамерных ячейках на монолитных образцах, ориентированных в двух направлениях. Эксперименты проводились с четырьмя радионуклидами – H-3, Sr-90, Cs-137, Co-60. В ходе опытов фиксировалась убыль концентрации из раствора (в камере диффузионной ячейки), а также на некоторых образцах дополнительно изучалась глубина проникновения фронта радионуклидного загрязнения внутрь породы.

Для интерпретации результатов диффузионных экспериментов с тритием (H-3) была предложена равновесная модель 1 (прил. 4). Вывод уравнений подробно изложен в тексте диссертационной работы.

В различных интервалах глубин проведено 18 диффузионных экспериментов с H-3. Пример интерпретации в однокамерной ячейке (Модель 1А) приведен на рис. 4 а. Средний эффективный коэффициент молекулярной диффузии (De) по направлению напластования составил 4.09·10-10 м2/с, а в крест напластования 3.05·10-10 м2/с. В ходе поставленных экспериментов у большинства исследуемых образцов выявлена анизотропия диффузионных коэффициентов (рис. 4 б). Также как и в случае с коэффициентом фильтрации, эффект анизотропии связан с литологической неоднородностью (слоистостью) глинистых отложений, которые представлены тонким переслаиванием глинистых и алевритовых разностей.

В процессе интерпретации диффузионных экспериментов для хорошо сорбируемых радионуклидов (Sr-90, Cs-137, Co-60) было Глубина, м установлено, что равновесная модель 1 не может удовлетворительно описать убыль концентрации в камере диффузионной ячейки (рис. П 4.2 а). Сделано предположение, что причиной такого отклонения от теоретической кривой равновесной модели 1 является кинетика сорбционного процесса, которая проявляется при диффузии вещества в глину. Для интерпретации предложены две кинетические модели (модель 2 и модель 3). Уравнения для них получены в изображениях Лапласа (прил. 4) и не имеют аналитического перехода к оригиналу.

Для решения разработан программный код, использующий численные методы перехода на основе алгоритма Talbot-а.

Анизотропия ( =DeII/De а) б) 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.a=0.045 сут-1/Dp=6E-05 м2/сут 0.0.68II -De -DeII a=0.064 сут-1/-DeII/De Dp=1.2E-04 м2/сут 0.7 10 5 10 15 20 2x10-10 4x10-10 6x10-10 8x10-Продолжительность, сут De, м2/с Рис. 4. Определение коэффициентов молекулярной диффузии H-3.

а – график убыли концентрации H-3 (образец из скв. 4/10 с глубины 68 м);

б – распределение De по глубине / анизотропия параметров Интерпретация диффузионных экспериментов с хорошо сорбируемыми радионуклидами Sr-90, Cs-137, Co-60 была проведена по модели 2. Пример совместной обработки данных по убыли концентрации радионуклида в камере диффузионной ячейки и по глубине проникновения в образец для Sr-90 представлен на рис. 5.

Итоговые результаты лабораторных определений De в котлинских глинах для четырех радионуклидов обобщены в табл. 2.

Таблица 2. Коэффициенты молекулярной диффузии в котлинских глинах Радионуклид Kd, м3/кг De, м2/с Kf, с-1 Kr, с-1 Кол-во опр.

H-3 - 3.57·10-10 - - Sr-90 0.035 2.26·10-10 4.62·10-5 7.68·10-7 Cs-137 4.200 6.56·10-11 6.56·10-4 7.81·10-8 Co-60 2.000 2.53·10-11 1.96·10-4 4.92·10-8 n=0.3, =2 кг/м3, Kf и Kr – константы скорости прямой и обратной реакции Глубина, м Относительная концентрация Концентрация в камере Концентрация в образце Kd= 0.03 м3/кг 6x1= 2000 кг/мМодель:

h= 0.0611 м кинетическая 0.8 R= 2n= 0.равновесная Dp= 1.04E-09 м2/сек 4x10.Kf= 3.0 E-06 сек-с-с-0.4 Kr= 5.0E-08 сек-сут-a= 4.66E-02 сут-2x10.0 20 40 60 80 10x100 1x10-2 2x10-2 3x10-Время, сут.

Расстояние, м.

Рис. 5. Интерпретация диффузионного эксперимента co Sr-3. Безопасность подземного пункта захоронения РАО в нормальных и аварийных режимах эксплуатации, а также после его консервации, обеспечивается за счет низкой проницаемости верхнекотлинских глин и их физико-химической активности, что подтверждается экспериментальными и модельными исследованиями.

В соответствии с предварительным проектом пункта захоронения низко и средне-активных РАО (ПЗРО) в Ленинградской области, заглубленная часть тоннеля будет располагаться в середине регионально выдержанной пачки котлинских глин (на глубине 70 м), которая разделяет два водоносных горизонта. Между горизонтами фиксируется перепад напора подземных вод, создающего гидравлический градиент, равный около 0.2 (рис. П 5.1).

В рамках аналитической модели выполнены геомиграционные оценки по двум характеристикам – максимально возможной длине пути миграции радионуклидов и времени полной реабилитации геологической среды после запроектной аварии. Масштабы возможного радиоактивного воздействия лимитируются в первую очередь барьерными свойствами вмещающих пород, а также короткими периодами полураспада самих радионуклидов.

Для прогнозных оценок постулируется два главных сценария развития аварийного высвобождения радионуклидов при запроектных авариях на ПЗРО.

Сценарий 1: диффузионная миграция в поровом обводнённом пространстве глин, когда высвобождение радионуклидов связано с нарушением исключительно инженерных барьеров без механических Относительная консентрация Суммарная концентрация, Бк/м изменений свойств вмещающих пород (полное разрушение конструкций обделки тоннеля и оболочек упаковки РАО).

Для этого сценария доминирующим механизмом массопереноса является диффузия. Скорость проникновения радионуклида в глину зависит от диффузионных свойств породы и от способности радионуклида адсорбироваться на границе раздела двух фаз.

Оценка глубины проникновения и времени полной реабилитации объекта проводилась для H-3, Sr-90, Cs-137, Co-60. При моделировании рассматривался самый консервативный случай, когда вся накопленная активность ПЗРО одновременно (импульс) высвобождается в окружающую среду. Результаты расчётов и используемые параметры приведены в прил.5.

На графиках (рис. П 5.2) видно, что максимальная глубина проникновения (24 м) характерна для H-3. В первую очередь это связано с его инертностью. Для сорбируемых радионуклидов Sr-90, Cs137 и Co-60 хорошие барьерные свойства котлинских глин обеспечивают локализацию ореолов загрязнения в непосредственной близости от самого источника – глубина проникновения составляет 2.7, 0.13 и 0.13 м соответственно. Полная реабилитация от загрязнения геологической среды в радиусе 3-х метров от ПЗРО наступит уже через 300 лет, а в центре источника может длиться до 2000 лет.

Сценарий 2: конвективно-дисперсионный перенос радионуклидов в подстилающем водоносном горизонте; в этом случае источником радионуклидных растворов в горизонте служат зоны быстрой фильтрации в трещинах глин, образовавшихся при механическом нарушении сплошности массива в результате сейсмического события или взрывной волны (см. рис. П 5.1). При таком сценарии доминирующим механизмом миграции является конвективнодисперсионный перенос в вендском водоносном комплексе.

Результаты расчётов аварийного сценария 2 показывают, что максимальная зона воздействия, также как и в сценарии 1, характерна для инертного компонента (H-3). Его максимально возможная длина пути миграции вниз по потоку составила 1100 м. Радиостронций продвинется не более чем на 105 м от источника (см. рис. П 5.3). Для хорошо адсорбируемых радионуклидов Cs-137 и Co-60 длина переноса не превышает 15 м. Время полной реабилитации геологической среды по 2-му сценарию составит не более 900 лет.

Таким образом, прогнозы по сценарию 2 показали, что даже при реализации самой неблагоприятной запроектной аварии, зона радионуклидного воздействия на вендский водоносный комплекс от ПЗРО не выйдет за пределы проекции существующей санитарнозащитной зоны, которая оконтуривает площадку ЛО СЗТО ФГУП «РосРАО».

Наличие таких факторов, как хорошие адсорбционные и диффузионные свойства мощной пачки котлинских глин, глубокое залегание и полная изолированность вендского водоносного комплекса от поверхности, в сочетании с результатами аналитических прогнозов позволяют гарантировать безопасность эксплуатации ПЗРО с позиций радиационной безопасности для населения и окружающей среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выполненный объем работ, включавший полевой отбор и последующее изучение параметров взаимодействия породы с радиоактивными растворами (H-3, Co-60, Sr-90, Cs-137), позволил впервые для данного участка получить представление об изменчивости сорбционных параметров песков, а также выявить и количественно охарактеризовать анизотропию диффузионных свойств котлинских глин. Полученные параметры использовались для модельных оценок, связанных со строительством, эксплуатацией и последующей консервацией ПЗРО. По результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы.

1. По степени сорбируемости на ломоносовских песчаниках радионуклиды располагаются в ряд: Co-60>Cs-137>Sr-90. Изучаемая среда характеризуется сильной неоднородностью сорбционных констант, о чем свидетельствуют полученные значения коэффициентов вариации (W>50%). Расчетно показано, что использование моделей, не учитывающих реальную изменчивость Kd, приводит к смещению прогнозных оценок.

2. На примере ломоносовских песчаников показано, что пространственную конфигурацию полей неоднородности Kd контролируют механизмы адсорбции радионуклидов. Так, для Co-характерна слоистая структура неоднородности, обусловленная механизмом поверхностного комплексообразования на гидроксидах железа. В свою очередь, для Sr-90 и Cs-137 выявлена структура «сплошной неоднородности», за которую отвечает механизм ионного обмена на активных адсорбционных центрах.

3. Эксперименты с котлинскими глинами позволяют говорить о наличии кинетического эффекта, осложняющего адсорбцию хорошо сорбируемых радионуклидов в процессе диффузии. В работе представлены оригинальные алгоритмы интерпретации таких экспериментов.

4. Изучаемая глинистая толща характеризуется следующими средними эффективными коэффициентами диффузии:H-3 (3.6·10-10) > Sr90 (2.3·10-10)> Cs-137 (6.6·10-11)> Co-60 (3.0·10-11) м2/с. При этом установлено, что микрослоистая текстура глин приводит к выраженной диффузионной анизотропии геологического массива.

5. На основе полученных параметров проведена оценка максимальной зоны воздействия и времени полной реабилитации геологической среды при возможных аварийных сценариях высвобождения радионуклидов из ПЗРО. Показано, что хорошие барьерные свойства вендских глин и короткие периоды полураспада радионуклидов (H-3, Sr-90, Co-60, Cs-137) обеспечивают локализацию ореолов загрязнения вблизи источника, тем самым гарантируя безопасность эксплуатации пункта захоронения радиоактивных отходов.

ОНСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. «База Знаний: Гидрогеология, Инженерная геология, Геоэкология» (Гидрогеологическая База Знаний), Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2009620417 от 13 апреля 2009 г. Авторы: Румынин В.Г., Синдаловский Л.Н., Богданова М.Г., Никуленков А.М.

2. «База данных водно-физических свойств пород» (ESWP), Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2011620523 от 18 июля 2011. Авторы: Синдаловский Л.Н., Шварц А.А., Румынин В.Г., Никуленков А.М., Вяххи И.Э.

3. Мальковский В.И., Пэк А.А., Румынин В.Г., Никуленков А.М.

Прогноз миграции радионуклидов из подземного хранилища радиоактивных материалов в районе Ленинградской АЭС // Материалы двенадцатой международной конференции "Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле" (Москва, 3-5 октября, Борок 6 октября 2011 г.) – М, 2011. – С. 215-218.

4. Никуленков А.М. Изучение сорбционных свойств и механизмов адсорбции радионуклидов Sr-90, Cs-137, Co-60 на образцах породы ломоносовского песчаника // Сборник статей Первой Всероссийской конференции молодых учёных, посвящённая памяти Валерия Александровича Мироненко/ под ред. П.К. Коносавского, Р.А.

Филина. – СПб, 2010.– C. 93–101.

5. Никуленков А.М., Е.Б. Панкина, Е.В. Захарова, В.Г. Румынин, Л.И. Константинова, А.Г. Волкова, В.Н. Епимахов, М.П. Глухова, Н.В. Черноморова. Исследования диффузии радионуклидов в вендских глинах на участке предполагаемого строительства пункта захоронения РАО // Экология и атомная энергетика. вып.1/2011, С.Бор. – С. 130–136.

6. Панкина Е.Б., Румынин В.Г., Никуленков А.М., Глухова М.П., Епимахов В.Н., Мысик С. Г., Баев М.Н., Кобеков В.В., Дегтев В.Ф.// Анизотропия глин при диффузионном переносе радионуклидов.

Радиохимия, 2010, т. 52, N 6. – С. 532–538.

7. «Программный комплекс инженерно-геологических и гидрогеологических расчетов» (HCALC), Свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ № 2011613992 от мая 2011, Авторы: Синдаловский Л.Н., Шварц А.А., Румынин В.Г., Никуленков А.М., Сапожников Б.Г.

8. Румынин В.Г., Никуленков А.М., Переверзева С.А., Панкина Е.Б. Изменчивость сорбционных параметров Sr-90, Cs-137, Co-60, характеризующих взаимодействие радиоактивных растворов с кембрийскими песчаниками // Экология и атомная энергетика, Сосновый Бор, 2011. – С. 103–109.

9. Rumynin V.G., Pankina E.B., Volckaert G., Gedeon M., Ignatov A.A., Nikulenkov A.M., Tokarev I.V., Sindalovsky L.N. Geotechnical, flow and transport properties of Kotlin (Vendian age) and Blue (Cambrian age) clays with respect to design of underground storage facilities for radioactive waste disposal in the North-West region of Russia // Сборник статей VI международного ядерного форума, СПб, 2009. – С. 58-66.

10. Rumynin V.G., Nikulenkov A.M. Study of physical, mechanical, flow, and solute transfer properties of the Vendian (Kothlin) clay with respect to the design of underground storage facilities for WR disposal in the northwestern region of Russian Federation // Proceedings of the International Conference under the aegis of IAEG, “Environmental Geosciences and Engineering Survey for Territory Protection and Population Safety, Moscow, 2011. – С. 92–104..

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Изменчивость адсорбционных констант в ломоносовских песчаниках Таблица П 1.1. Статистика параметра Kd на ломоносовских песчаниках Kd Kd 2 WY N Радионуклид Y Y min max Co-60 34.0 2722 324 1.7·105 1.26 1Cs-137 11.0 709 110 1.81·104 1.22 Sr-90 0.6 9.3 3.2 3.09 0.55 Примеч ание. – среднее, – дисперсия, – WY Y / Y Y Y коэффициент вариации, N – количество проб (образцов).

Рис. П 1.1. Частотные графики распределений Kd (гистограммы) N (h) Var(h) [Y(k)i Y(k) j]2, порог:1.36, б) 2N(h) а) зона влияния: 0.4м Var где N(h) – количество пар точек опробования, попадающих в пространственный (h) интервал длиной h; Y(k)i и Y(k)j – значения k-го параметра в ряду пары (i и j – порог:1.36, индексы начального и конечного значений).

зона влияния: 30м Расстояние, м Рис. П 1.2. Вариограмма Kd (Co-60). Аппроксимация экспоненциальной моделью а – горизонтальное направление, б – направление по глубине б) а) Var (h) порог:1.порог:1.м Расстояние, м Рис. П 1.3. Вариограмма Kd (Cs-137). Аппроксимация моделью эффекта самородков а – горизонтальное направление, б – направление по глубине а) б) Var (h) порог:0.105 порог:0.127м Рис. П 1.5. Результаты интерполяции коэффициентов сорбционного распределения.

Расстояние, м а – фотопанорама исследуемого участка, б – интерполяция Kd Co-60 (метод conditional simulation), в – интерполяция Kd Cs-137 (метод kriging), г – интерполяция Kd Sr-90 (метод Рис. П 1.4. Вариограмма Kd (Sr-90). Аппроксимация моделью эффекта самородков kriging). Красные точки на разрезе – места отбора проб а – горизонтальное направление, б – направление по глубине ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ Физико-географическая и геолого-гидрогеологическая характеристика района работ Моделирование массопереноса на недетерминированной матрице Kd Sr-РАДОН Kd Sr-90, см3/г Реальная Модельная выборка выборка Min 0.6 0.ПЗРО Max 9.3 9.Средн. 3.2 3.Кол-во. 67 1Дисперс. 3.1 2.Коэф. вар. 0.55 0.Рис. П 3.1. Параметры неоднородности матрицы Kd Sr-1 –четвертичные отложения (QIV): пески, суглинки и супеси, глины;

2 – ломоносовский водоносный горизонт– (V2-Є1 lm): пески и слабосцементированные песчаники с прослоями глин; 3– 6 – верхне-вендские отложения: 3 – котлинский горизонт, верхняя пачка (Vkt2): глины с редкими прослоями песчаников; 4 – котлинский горизонт, нижняя пачка (V2 kt1):

переслаивание песчаников и глин; 5 – редкинский горизонт, верхняя пачка (V2 rd2): глины аргиллитоподобные с прослоями песчаников; 6 – редкинский горизонт, нижняя пачка (V2 rd1): Рис. П 3.2. Расчет ореолов загрязнения Sr-а – матрицы неоднородности (однородная / не однородная), б – ореол загрязнения пески, переслаивание песчаников и глин; 7 – архей-протерозойский кристаллический фундамент (AR-PR), граниты, гранодиориты, гранитогнейсы а) Рис. П 2.1. Гидрогеологический разрез на участке исследования б) 1 0. однородная модель однородная 0.модель 0.гетерогенная модель 0.гетерогенная Раннее 0.модель время "Хвостовой" 0.прихода эффект 0.0.0 0.32 33 34 35 36 37 20 40 Время прихода пика, года Время, лет Рис. П 3.3. Сравнение результатов моделирования миграции Sr-а – кривая вероятности времени прихода пика загрязнения (40 симуляций), Рис. П 2.2. Обнажение песчаников Рис. П 2.3. Образец верхнекотлинских глин б – осредненная кривая фронта загрязнения ломоносовского в.г. из скв. 5/10 (интервал 79.0-81.0 м.) Накопленная вероятность, % Относительная концентрация ПРИЛОЖЕНИЕ Эксперименты с образцами котлинских глин в однокамерных диффузионных ячейках 1 a) Kr=3000 б) Фактические 0.8 0.Kr=точки Kr=0.6 0.Kr=0.0.4 0.4 Модель:

равновесная, 0.2 0. обратимая Модель неравновесная.

0 0 20 40 60 1x10-5 1x10-3 1x10-1 1x1Время, сут.

Безразмерное время, a2t Рис. П 4.2. Концентрационные функции Sr-а – аппроксимация убыли концентрации Sr-90 равновесной моделью;

Рис. П 4.1. Принципиальное устройство однокамерной диффузионной ячейки б – стремление кинетической модели 2 к равновесной при увеличении и её геометрическая характеристика константы скорости обратной реакции РАВНОВЕСНАЯ МОДЕЛЬ (МОДЕЛЬ 1) КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (МОДЕЛЬ 2) КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ (МОДЕЛЬ 3) Рассматривается диффузия равновесно сорбируемого компонента из Модель рассматривает диффузию радионуклидов из раствора в раствора в образец глины (однокамерная диффузионная ячейка). образец глины с учетом неравновесной адсорбции. Неравновесность Предполагается, что диффузия в процесса описывается коэффициентами скорости прямой (сорбция) и однокамерной ячейке осложняется А. Диффузия в неограниченный по длине образец ( L h ) обратной (десорбция) реакций. Решение дается в изображениях по кинетикой сорбции только на C exp(nR R)erfc(nR / 2 R R ) Лапласу. поверхности образца – контакте жидкой А. Диффузия в неограниченный по длине образец и твёрдой (породной) фаз. Адсорбция где C C0 /Ci,, a2t, a2 n2Dp /h2, – начальная y / h Ci ~ ~ 1 радионуклида внутри образца идет уже C ( p q) exp( nq ) N nk /(( p kr )( p q)) exp( nq ) концентрация в камере [Бк/м3], – измеренная концентрация в камере, Cf по равновесной схеме.

[Бк/м3], – расстояние от источника вглубь образца [м], h – высота y Диффузия в неограниченный по длине k k / naгде,, kr kr / a2, q2 p( p k kr ) /( p kr ) f f f образец столба жидкости в камере [м], – время [сут], – пористость [-], – t n R p kr ~ фактор задержки [-], Dp – поровый коэффициент молекулярной a2 n2Dp / h2 k s, R 1 K / Kr, и – коэффициенты скорости f f C p( p K ) ( p ) Rp s s s диффузии [м2/сут], ( Dp=DaR=De/n ). прямой (сорбция) и обратной (десорбция) реакций [сут-1], – p комплексный параметр преобразования Лапласа. K Ka / h,, a2 n2Dp / hгде Б. Диффузия в ограниченный по длине образец Б. Диффузия в ограниченный по длине образец s 2 Ka / a2, – коэффициент ~ 1 ~ ~ s C 1/(1 R) 2 R exp( / R) cos /(( ( R)2 R) cos ) n n n n C ( p tg ) cos / cos N Cnk /( p kr ) f, n поверхностного сорбционного где являются корнями трансцендентного уравнения n где, k k, kr kr 2 равновесия [м]; – коэффициент p( p k kr ) / p kr f f f s nL/ h ctg R,, a2t /, x / L, L – длина образца [м], x – кинетики сорбции [сут-1].

n n Связь безразмерных параметров модели диффузии в ограниченном и полуограниченном образце при неравновесной координата от границы образца [м].

2 2 адсорбции: k k, kr kr 2 Dpt / L2 / a2t /, nL/h, f f отн С Относительная концентрация ПРИЛОЖЕНИЕ Моделирование массопереноса радионуклидов H-3, Sr-90, Cs-137, Co-60 от Сценарий 1 – Диффузионный Сценарий 2 – Конвективный пункта захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) в глинистых отложениях венда (аналитическая модель) Таблица П 5.1. Обобщённая таблица расчётных параметров для сценария Параметр H-3 Sr-90 Cs-137 Co-Kd min, см3/г 0.0 36.0 2000 7Dp max, м2/с 2.31·10-9 1.74·10-9 1.04·10-10 2.89·10-, сут-1 1.54·10-4 6.52·10-5 6.33·10-5 3.60·10-Рис. П 5.1. Схемы запроектных аварийных сценариев (12.35 лет) (29.12 лет) (30.00 лет) (5.27 лет) (T 1/2) Суммарная активность 5.9·1015 1.0·1014 1.4·1015 1.5·10ПЗРО, Бк * Концентрация, Бк/л Концентрация, Бк/л а) б) Максимальная глубина 1x100 1x104 1x108 1x1012 1x1016 1x10-1 1x103 1x107 1x1011 1x1024.0 2.7 0.13 0.проникновения, м 0 Время полной 300 1000 2000 3реабилитации, года ** 1 год 1 год 10 лет 1 =2000 г/см3, n = 0.3, к = 1·10-6 м/сут, I= 0.10 лет b 300 лет * – расчетная активность по данным ВНИПИЭТ.

100 лет 15 ** – время полной реабилитации – время, когда в любой точке ореола 200 лет 600 лет Н-3 Sr-загрязнения концентрация радионуклида будет меньше УВ (НРБ 99-2009). УВ 1000 лет M=5.9E15 Бк 300 лет M=5.9E15 Бк для: H-3 – 7600 Бк/л, Sr-90 – 4.9 Бк/л, Co-60 – 40 Бк/л, Cs-137 – 11 Бк/л.

Dp=2.31E-09 м2/сек Dp=1.74E-09 м2/сек Kd=0 см3/г Kd=36 см3/г 25 УВ=7600 УВ=4.Таблица П 5.2. Обобщённая таблица расчётных параметров для сценария T1/2= 12.35 лет T1/2= 29.12 лет Параметр H-3 Sr-90 Cs-137 Co-Рис. П 5.2. Прогнозные оценки. Сценарий 1. а) – H-3, б) – Sr-Kd min, см3/г 0.0 3.0 100 3H-3, сут-1 1.54·10-4 6.52·10-5 6.33·10-5 3.60·10-а) M=5.9E15 Бк 1 год Sr-1 год б) n=0. Sigma L= 10 м (12.35 лет) (29.12 лет) (30.00 лет) (5.27 лет) (T1/2) I=6.25E-1x1010 10 лет 1x1010 10 лет M=1.0E14 Бк Sigma T= 1 м Dp=1.16E-T=180 м2/сут Суммарная активность Kd=0 см3/г m=60 м Kd=3 см3/г 5.9·1015 1.0·1014 1.4·1015 1.5·101x108 T1/2=12.35 лет 1x108 ПЗРО, Бк T1/2=29.12 лет Максимальная длина 1100 105 12 1x106 1x106 100 лет 100 лет пути миграции, м 300 лет Время полной 1x104 1x1150 лет 150 600 900 1500 лет реабилитации, года 600 лет 1x102 200 лет 1x1= 2000 г/см3, n = 0.2, T = 180 м2/сут, m = 60 м, I = 0.0006b 1x100 1x110 100 1000 1 10 1Расстояние от источника Расстояние от источника Рис. П 5.3. Прогнозные оценки. Сценарий 2. а) – H-3, б) – Sr-Глубина проникновения, м Глубина проникновения, м Концентрация, Бк/л Концентрация, Бк/л




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.