Защита подземных вод от загрязнения в районах захоронения радиоактивных отходов

Степанова, Нонна Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Защита подземных вод от загрязнения в районах захоронения радиоактивных отходов
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Защита подземных вод от загрязнения в районах захоронения радиоактивных отходов"

На правах рукописи

СТЕПАНОВА НОННА ЮРЬЕВНА

ЗАЩИТА ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ В РАЙОНАХ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Специальность 25.00.36. - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск 2005

Работа выполнена на кафедре природопользования Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет» и в лаборатории охраны геологической среды геологического факультета Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова».

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Валерий Иванович Сергеев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Иван Григорьевич Кобзарь

доктор технических наук Лев Федорович Беловодский

Ведущая организация:

Федеральное государственное научное учреждение «Институт экологии Волжского бассейна РАН»

Защита диссертации состоится ««// » 2005 года в_ часов на

заседании диссертационного совета КР 212.278.31 при Ульяновском государственном университете по адресу: г. Ульяновск, Набережная реки Свияги, д.40, корпус 1 ,ауд. № 703.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 432970, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, дом 42. Ульяновский государственный университет. Управление научных исследований.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного университета.

Автореферат разослан «

2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцент

С. В. Пантелеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследования.

Проблема защиты подземных вод от загрязнения имеет исключительно важное значение в связи с их использованием как основного источника хозяйственно-питьевого водоснабжения населения В недрах Российской Федерации сосредоточены колоссальные ресурсы пресных подземных вод, которых хватило бы для обеспечения питьевой водой всего населения планеты. Однако, сохранение этих ресурсов возможно лишь при условии прекращения загрязнения подземных вод и, в особенности, тех, которые могут служить источником водоснабжения, как в настоящем, так и обозримом будущем.

Основной причиной загрязнения подземных вод является складирование и захоронение бытовых и промышленных отходов, причем последние могут содержать в значительных количествах не только токсичные, но и радиоактивные вещества.

Проблема безопасного захоронения радиоактивных отходов (РАО) является одной из самых актуальной в странах с развивающейся атомной промышленностью. Наличие РАО приводит к риску попадания радионуклидов в среду обитания человека, в том числе и в подземные воды, являющихся для многих регионов единственным источником питьевого водоснабжения. Основным и необходимым условием обеспечения безопасного захоронения РАО является исключение их попадания в биосферу в количествах выше предельно-допустимого уровня (ПДУ). На решение этой конечной задачи направлена геологическая концепция и геологические критерии захоронения отходов. Принятые международным сообществом основные принципы захоронения отходов заключаются в их изоляции и системе многоступенчатого удержания, обеспечивающей снижение факторов риска до приемлемо малой величины.

На приповерхностное захоронение могут быть направлены низко- и средне-активные отходы и частично высокоактивные, содержащие радионуклиды с периодом полураспада не более 30 лет. Глубинное захоронение РАО (даже в твердой форме) в различных геологических формациях с экологической точки зрения требует проведения большого комплекса исследовательских и опытных работ и пока еще не может служить альтернативой поверхностному захоронению РАО под контролем человека. Вместе с тем, проблема хранения РАО в наземных условиях, в частности, в водоемах-отстойниках, стоит очень остро, так как нередко в них сбрасываются смеси из отходов всех степеней активности, а защитные меры, применяемые в подобных хранилищах, как правило, в недостаточной степени обеспечивают изоляцию подземных вод от радиоактивных загрязнений.

' Накопленный мировой опыт и, прежде всего, опыт России и США, показывает, что основной задачей при проектировании и эксплуатацш

ММММШЮИАДМШН объектов БИБЛИОТЕКА

09 *Кр мт/'/У?

захоронения РАО является создание современных средств защиты, исключающих отрицательное воздействие на природу и, в первую очередь, на подземные воды, как наиболее вероятный путь распространения радиоактивного загрязнения. Представленная работа посвящена разработке способов защиты подземных вод от загрязнения в районах захоронения РАО, а также методике количественной оценки степени их защищенности, чем и определяется ее актуальность

Степень научной разработанности проблемы.

При обосновании проектируемого места складирования РАО во всех технических решениях авюры разработок особое внимание уделяют защищенности подземных вод от загрязнения в районе захоронения отходов Под защищенностью подземных вод от загрязнения понимается изоляция водоносного горизонта от проникновения радионуклидов из участков захоронения и время действия такой изоляции.

На первых этапах развития атомной промышленности степень защищенности в местах захоронения отходов определялась лишь наличием слабопроницаемых литологических разностей, резко увеличивающих время миграции радионуклидов в водоносный горизонт. При отсутствии слабопроницаемых грунтов в районе участка захоронения с целью изоляции водоносных юризонгов создавались искусственные глинистые горизонтальные экраны, которые и определяли степень защищенности подземных вод от радиоактивного загрязнения. Однако естественные и искусственные экраны рассматривались только как протияофильтрационные барьеры на пути распространения радиоактивных загрязнителей.

Изучение процессов поглощения токсичных и радиоактивных элементов различными литологическими разностями и гелями химических растворов послужили исходной базой для рассмотрения естественных и искусственных экранов в районах захоронения отходов не только как противофильтрационных, но и как геохимических барьеров на пути распространения загрязнителей.

К настоящему времени разработаны десятки математических моделей массопереноса, соответствующих им уравнений и их решений, предназначенных для прогноза распространения загрязнителей в природных и искусственных средах Несмотря на достигнутые успехи в области моделирования процессов массопсреноса загрязнителей в различных средах и выявление закономерностей физико-химического поглощения загрязнителей природными и искусственными экранами, возможность использования этих достижений при решении технических вопросов, связанных с количественной оценкой эффективности работы таких экранов, пока еще не реализована. Это означает, что нет четких критериев для выбора оптимального участка захоронения РАО, а также способа локализации очага радиоактивного загрязнения в условиях аварийной ситуации. Отсутствие таких критериев в последнем случае оставляет за пределами рассмотрения возможность использования детально разработанных в гидротехническом строительстве способов создания вертикальных экранов методом инъекции в песчаный грунт глинистых суспензионных, и химических гелеобразующих растворов.

Объект исследовании.

Объектом исследования являются природные грунты, песчано-глинистые и песчано-гелевые материалы как геохимические барьеры на пути распространения радиоактивных элементов.

Цель и основные задачи исследования.

Целью исследования является разработка и апробирование способа оценки защищенности подземных вод от загрязнения в районах захоронения отходов атомной промышленности при использовании естественных и искусственных противофильтрационных экранов как геохимических барьеров на пути миграции радиоактивных элементов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) изучение способов создания противофильтрационных экранов для определения возможности их использования в качестве геохимических барьеров в определенных инженерно-геологических условиях захоронения РАО;

2) анализ существующих математических моделей, соответствующих им уравнений и их решений, позволяющих прогнозировать процесс миграции радиоактивных загрязнителей в естественных суглинистых грунтовых толщах и искусственных экранах;

3) обоснование и выбор оптимальной методики оценки эффективности работы геохимических барьеров, свойства которых определяют степень защищенности подземных вод:

4) изучение процесса поглощения потенциальных радиоактивных загрязнителей глинистыми грунтами различного вещественного состава;

5) разработка и апробирование в лабораторных условиях способа получения миграционных параметров радиоактивных элементов в искусственных песчано-глинистых и песчано-гелевых экранах;

6) апробирование методики количественной оценки степени защищенности подземных вод на действующем объекте захоронения РАО;

7) создание в полевых условиях методом инъекции фрагментов противофильтрационных сорбирующих экранов и оценка эффективности их работы как геохимических барьеров с целью обоснования предлагаемых рекомендаций по защите подземных вод от загрязнения в случае возникновения аварийной ситуации на объекте.

Теоретическая и методологическая база исследования.

Принципиальный подход к решению поставленных задач базируется на результатах теоретических и экспериментальных исследований по определению эффективности работы естественных грунтовых толщ и искусственных экранов как геохимических барьеров на пути распространения загрязнителей, а также результатах анализа теоретических основ и технологических приемов, используемых при сооружении искусственных противофильтрационных экранов.

В исследованиях используются методы экспериментального и математического моделирования процесса миграции радиоактивных элементов В основе методического подхода к исследованиям лежит накопленный опыт в изучении грунтовых толш как геохимических барьеров для тяжелых металлов.

Научная новизна исследования.

Впервые дается методика количественной оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения при »ахоронении радиоактивных отходов в геологическую среду, представченную суглинистыми разностями Новым является, также, представленный способ оценки эффективности работы искусственных экранов, как геохимических барьеров на пути миграции радиоактивных элементов.

Положения, выносимые на защиту.

1 Данные о поглощающей способности грунтовой толщи в отношении потенциальных загрязнителей подземных вод должны быть неотъемлемой частью характеристики геологической среды как объекта захоронения радиоактивных отходов

2. Снижение интенсивности поражения подземных вод при неблагоприятных инженерно-геологических условиях и локализации очага загрязнения в условиях аварийной ситуации в районах захоронения РАО достигается путем сооружения горизонтальных и вертикальных противофильтрационных сорбирующих экранов. Они могут быть глинистыми, песчано-глинистыми и песчано-гслевыми. Такие экраны создаются путем укладки и уплотнения глинистого материала в основании участка захоронения, сооружения «стены в грунте» или инъекции суспензионных и химических гелеобразующих растворов в грунт, соответственно.

3. Оценка эффективности работы естественных и искусственных экранов как геохимических барьеров с учетом процессов сорбции и десорбции может осуществляться на базе микродисперсионной модели массопереноса радионуклидов.

4. Количественным критерием степени защищенности подземных вод от загрязнения радионуклидами служит предельно-допустимое время эксплуатации участка захоронения отходов, в течение которого концентрация ни одного из потенциальных загрязнителей на границе водоносного горизонта не превысит ПДУ как в период эксплуатации участка захоронения, так и после его консервации.

Теоретическая и практическая значимость исследования.

Получены данные о величинах параметров миграции цезия, стронция, урана, кобальта, неодима, урана на суглинках, средне-зернистых ожелезненных песках, песчано-глинистых и песчано-гелевых экранах, которые стали основой для оценки этих материалов как геохимических барьеров для названных радиоактивных элементов Определена оптимальная математическая модель массопереноса, соответствующее ей уравнение и его решение. Получено решение для оценки работы двух- и трехслойной грунтовой толщи, рассматриваемой в качестве геохимическо! о барьера на пути распространения радиоактивных элементов

Полученные результаты лают основание продолжать начатые исследования по использованию природных и искусственных геохимических барьеров для более широкого спектра радиоактивных элементов, присутствующих в РАО

Практически ценность работы заключается в обеспечении возможности принятия обоснованною решения по выбору оптимального участка захоронения отходов атомной промышленности, а также мероприятий по локализации очага загрязнения при аварийных ситуациях в районах захоронения РАО.

Реализация работы Разработанный подход может быть реализован практически на всех объектах захоронения отходов атомной промышленности. В диссертации представлена технология создания вертикальных экранов для локализации очага загрязнения в случае поражения первого водоносного горизонта в районе существующих участков приповерхностного захоронения ЖРО, а также способ оценки эффективности работы этих экранов во времени и способ оценки предельно-допустимого времени эксплуатации таких экранов как геохимических барьеров Методика оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения может быть использована при проектировании новых участков захоронения, так как она позволяет осуществить выбор оптимального места размещения отходов атомной промышленности. Предлагаемые в работе подходы к выбору защитных мероприятий могут быть использованы и при глубинном захоронении РАО.

Апробация результатов исследования выполнена на одном из объектов захоронения отходов атомной промышленности. На объекте была апробирована методика количественной оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения. Там же была апробирована методика создания горизонтальною и вертикального противофильтрационного сорбирующего экрана; в полевых условиях были созданы опытные фрагменты таких экранов и определена эффективность их работы во времени.

Апробация диссертационной работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

7th International Symposium on Environmental Geotechnology and Global Sustainable Development, Finland, Хельсинки, 8-10 июня, 2004 ;

IV сессии школы-семинара «Промышленная безопасность и экология», РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров, Нижегородской обл., октябрь, 2004 г.;

Сергеевские чтения, «Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы утилизации и захоронения отходов», РАН, г. Москва, март, 2005 г.,

3rd Italian-Russian Symposium "Quality and Management of Water Resources", Санкт-Петербург, 16-18 июня 2005 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура диссертационной работы.

Диссертационная работа изложена на 140 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографического списка, включающего 131 работу отечественных и зарубежных авторов; работа содержит 59 рисунков и 33 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, а также основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе освещено современное состояние проблемы безопасности захоронения радиоактивных отходов, проведен анализ литературы по этому вопросу. Рассмотрены существующие способы создания противофильтрационных экранов, которые можно использовать для локализации очага радиоактивного загрязнения при возникновении аварийных ситуаций.

Анализ литературных данных, решений и постановлений МАГАТЭ, отчетных документов Минатома, документов, касающихся современного подхода специалистов США к оценке безопасности захоронения РАО, показывает, что геологическая среда рассматривается как основной объект их размещения на ближайшее будущее. Из тех же материалов следует, что объемы жидких радиоактивных отходов настолько велики, что осуществлять какую-либо их очистку на данном этапе развития технологий нереально. В сложившейся ситуации основное внимание при использовании геологической среды как объекта захоронения ЖРО должно быть уделено выбору оптимальных по инженерно-геологическим условиям участков захоронения отходов, а также способов локализации очагов загрязнения на действующих участках захоронения.

В данном разделе диссертации при рассмотрении особенностей приповерхностного и глубинного захоронения ЖРО показано, что ведущие специалисты стран с развитой атомной промышленностью основное внимание уделяют степени защищенности подземных вод от загрязнения.

Как известно, в начальный период развития атомной промышленности безопасности захоронения отходов уделялось недостаточное внимание, что на сегодняшний день является причиной возникновения аварийных ситуаций в районах захоронения РАО. Исключить возможность дальнейшего распространения очагов загрязнения можно путем их локализации с помощью искусственных горизонтальных и вертикальных экранов. В качестве материалов для создания защитных экранов могут быть использованы как природные (глины, суглинки), так и синтетические вещества (например, силикатные гели, широко применяемые в технической мелиорации фунтов). Анализ проработанности данного вопроса и возможности использования результатов накопленного опыта в различных областях науки и промышленного производства показывает, что при решении проблемы безопасности захоронения РАО могут использоваться

рассматриваемые в данном разделе диссертации следующие теоретические и технологические разработки, касающиеся создания искусственных экранов на пути фильтрации подземных вод.

- способ создания горизонтального экрана для снижения фильтрационных расходов через основание участка складирования; при создании таких экранов используют местные глинистые материалы различного минерального состава, уплотнение которых при укладке позволяет резко снизить фильтрационные расходы через основание участка складирования отходов;

- способ создания вертикального экрана с помощью «стены в грунте»; «стена в грунте» выполняется, как правило, толщиной 0,6 или 1,0 м, глубина экрана может достигать 150 м; противофильтрационные свойства «стены в грунте» определяются составом и структурой глинистого материала, используемого для ее заполнения;

- способ создания вертикального экрана, основанный на инъекции глинистых суспензий или химических гелеобразующих растворов в поровое или трещинно-пустотное пространство грунта при давлениях инъекции, исключающих разрыв пласта и обеспечивающих радиальное распространение тампонажного раствора,

- способ создания вертикального экрана путем разрывной инъекции, позволяющий рассматривать вертикальные полости разрыва как дополнительную поверхность инъектора, а также использовать закономерности ориентации разрывных нарушений в зоне тампонажных работ; эта закономерность заключается в формировании плоскости разрыва перпендикулярно минимальному главному напряжению, что позволяет при определенных геоморфологических условиях резко сократить количество скважин и объемы тампонажного материала для создания сплошного вертикального экрана.

Создание защитных экранов, рассматривается, в первую очередь, в качестве способа резкого снижения фильтрационных свойств грунтов, позволяющего ограничить скорость распространения ореола загрязнения Вместе с тем, результаты исследований поглощающей способности глинистых грунтов и некоторых искусственных материалов в отношении целого ряда тяжелых металлов дают основание провести оценку таких защитных экранов не только как противофильтрационных, но и как потенциачьных геохимических барьеров на пути миграции радионуклидов.

Обоснование безопасности проектируемого или действующего участка складирования РАО должно опираться, по мнению автора, на исследования и разработки, связанные с оценкой процесса массопереноса радиоактивных загрязнителей в геологических средах и искусственных экранах, используемых при захоронении отходов атомной промышленности. В этой связи проведен анализ литературных данных по массопереносу загрязнителей и моделированию этого процесса в средах, близких по составу и структуре к естественным и искусственным экранам

На базе рассмотренного в первой главе материала автор определил и выполнил комплекс научных и технологических исследований, позволяющих перейти к решению технических задач по защите подземных вод от загрязнения в районах захоронения отходов атомной промышленности.

Во второй главе рассматривается принятая автором методика исследования эффективности работы естественных и искусственных экранов в районах захоронения РАО.

Данная методика опирается на исследования, выполненные к настоящему времени специалистами в области геохимии, гидрогеологии, грунтоведения, геологии, химии, математики.

Для количественной оценки грунтовой толщи или искусственного экрана в качестве геохимического барьера в районе участка захоронения отходов должен быть выполнен комплекс полевых, камеральных и лабораторных работ.

Естественный или искусственный экран заданной мощности характеризуется определенным временем эксплуатации Тпр, т.е. временем, в течение которого исключена возможность выхода радиоактивного загрязнителя заданной концентрации за пределы экрана и попадания его в подземные воды. Именно это время, по мнению автора, и будет определять степень защищенности подземных вод от загрязнения. При описании процесса миграции элементов и расчета Тпр необходимая степень достоверности соблюдается при использовании системы уравнений и граничных условий, соответствующих микродисперсионной математической модели массопереноса. Используемая математическая модель учитывает суммарный процесс поглощения - сорбцию, осаждение, соосаждение - радионуклидов в экране, рассматриваемом в качестве геохимического барьера. Уравнение, описывающее микродисперсионную модель, имеет вид:

Л с1х2 А '

где I -время, />0; х - расстояние вдоль пути фильтрации, 0<х<х, начальное условие: с(х,0)=с° - фоновая концентрация; граничные условия:

с(0,0~со -исходная концентрация в точке дг=0; с(=с,^=св - исходная концентрация в точке х =ао,

где п - эффективная пористость, Г> - коэффициент микродисперсии, V - скорость фильтрации, п и £> - миграционные параметры, характеризующие процессы, соответственно, поглощения и миграции данного элемента в рассматриваемом экране.

Используя миграционные параметры, предельно-допустимое времени эксплуатации геохимического барьера (Т„р) рассчитывается по следующей формуле:

7лр = 4 + ОТУ - + ,

где П1 - мощность грунтовой толщи или искусственного экрана, отделяющего источник загрязнения от водоносного горизонта;

Е, - осредненное значение предельно допустимой концентрации загрязнителя на верхней границе водоносного горизонта: % -¡п/ег/с (2ПДК1;1/Со), где ПДК - предельно допустимая концентрация элемента, Со - исходная концентрация данного элемента в отходах

При расчете Тпр для многослойной среды используются миграционные параметры, полученные для каждого слоя экрана.

Исходной базой для расчета миграционных параметров массопереноса потенциальных загрязнителей являются «выходные кривые» (зависимости изменения относительной концентрации исследуемого загрязнителя от объема профильтровавшейся жидкости), получаемые в лабораторных условиях путем проведения соответствующих фильтрационных экспериментов.

Результатом таких экспериментов является определение поглощающей способности грунта или искусственного экрана и динамики поглощения загрязнителя. Для оценочных экспериментов в качестве загрязнителей могут быть использованы сами радиоактивные элементы, их стабильные изотопы (в случае их наличия), а также схожие с ними по физико-химическим свойствам стабильные аналоги. Принципиальная схема выполнения лабораторных экспериментов и используемое оборудование представлены на рисунке 1.

Схема фильтрационной колонки

фильтрат (СО

"»"рйаУплк

г 3 4 5

Рис. 1 Принципиальная схема лабораторной установки.

Расчет миграционных параметров выполняется с использованием графоаналитического способа обработки «выходных кривых».

При расчете Тгр учитывается возможный процесс десорбции поглощенного радионуклида. В этой связи в каждом опыте по фильтрации раствора, содержащего радионуклиды, через образец экрана после завершения процесса поглощения проводятся фильтрационные эксперименты по десорбции Для оценки процесса десорбции используется та же схема. Полученная зависимость процесса десорбции радионуклида включена в расчет Т„р

С помощью данной методики представляется также возможным решить обратную задачу -рассчитать мощность экрана, исходя из заданного времени эксплуатации и компонентного состава радиоактивных отходов. Эта возможность делает методику перспективной и для применения на проектируемых площадках складирования РАО, где сооружение экранов будет осуществляться до начала эксплуатации хранилищ.

Для доказательства возможности использования микродисперсионной математической модели в прогнозных решениях по характеру распределения радионуклидов в естественных и искусственных экранах был выполнен комплекс специальных лабораторных исследований. Первая часть этого комплекса работ сводилась к получению миграционных параметров (п и И) для образцов экрана определенной мощности (1,5-2 см). Вторая часть работ заключалась в расчете на базе полученных миграционных параметров прогнозных значений «выходных кривых» для образцов, значительно отличающихся по мощности от первых (10-15 см). Затем, для образцов мощностью 10-15 см были получены экспериментальные «выходные кривые» и выполнен сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных. Кроме этого, на базе исходных значений лиБ для трех литологических разностей была рассчитана «выходная кривая» для случая трехслойной грунтовой толщи и, соответственно, получены ее экспериментальные значения.

Высокая степень сходимости расчетных прогнозных значений и экспериментальных данных служит основанием для использования микродисперсионной модели, уравнений, соответствующих ей, и их решений для оценки эффективности работы естественных и искусственных экранов как геохимических барьеров на пути миграции радионуклидов и, соответственно, оценки степени защищенности подземных вод.

Комплекс мероприятий, предложенный в методике, по мнению автора, следует рассматривать как неотъемлемую часть работ, выполняемых при определении степени защищенности подземных вод от загрязнения и выборе мероприятий по ее повышению в районах захоронения РАО.

Третья глава посвящена оценке на базе лабораторных исследований эффективности работы естественных и искусственных экранов как геохимических барьеров на пути распространения загрязнителей подземных вод. По результатам лабораторных исследований

проведен анализ влияния состава и структуры материала естественных и искусственных экранов на их поглощающую способность.

Материалы, представленные в главе 1, показывают, что выбору участка захоронения радиоактивных отходов обязательно должна предшествовать оценка степени защищенности подземных вод от загрязнения радионуклидами. Защищенность подземных вод на каждом конкретном объекте определяется эффективностью работы грунтовой толщи, отделяющей место захоронения отходов от водоносного горизонта. Такая грунтовая толща может быть представлена различными по минеральному составу и степени дисперсности литологическими разностями. Для определения влияния вещественного состава грунта на эффективность работы грунтовой толщи как геохимического барьера был выполнен комплекс лабораторных исследований, который, впервые позволил получить предельное время эксплуатации различных по составу дисперсных материалов как геохимических барьеров на пути миграции стронция и кобальта (таблица 1).

Расчет миграционных параметров выполнен при использовании «выходных кривых», полученных в ходе фильтрации в динамических условиях растворов солей стронция и кобальта со скоростью 0,001 м/сут через образцы грунтов ненарушенной структуры различного состава. Расчет Тпр выполнен для мощности грунтовой толщи в 1,0 м.

Таблица 1

Исследуемый Исследуемый Исх. концентр, элем,- Миграционные параметры Тпр.,

грунт загрязнитель загрязнит. мг/л п м2/сут годы

Супесь крупная тяжелая (Гжель) Бг 49,0 110,9876 3,953x10"4 322,5

пит к!-охГ Со 67,0 89,6609 2,4986x10"3 282,5

Лесовидный суглинок (Алмалык) О,, Й вг Со 49,0 51,8 31,9485 238,1203 1,3245x10"3 2,3801х103 98,54 885,4

Супесь 8г 52,3 33,4690 4,0257x10-' 120,5

(Ставрово) а1Qui.iv Со 40,5 73,1518 1,630x10° 204,8

Суглинок тяжелый Бг 52,3 102,7197 2,1314x10^ 319,5

(Артемовск) еОге Со 46,5 96,3989 5,4921х10"3 272

Суглинок средний (Курган) О вг Со 53,0 51,8 68,9685 341 1,5909x1 О*3 З,50х10"3 223 1152

Полученные значения миграционных параметров и, соответственно, Тпр отличаются в несколько раз, что свидетельствует о различной степени защищенности подземных вод в зависимости от свойств грунтов, изолирующих водоносный горизонт. Из приведенной таблицы

следует также, что защитные свойства одинаковых по составу грунтов резко отличаются в отношении того или иного радионуклида.

В случае слабой защищенности подземных вод от загрязнения радионуклидами необходимо использовать искусственные экраны. При решении вопросов, связанных с разработкой мероприятий по снижению интенсивности поражения подземных вод в районах захоронения отходов атомной промышленности, можно использовать два способа защиты:

1) создание искусственного горизонтального экрана в основании места захоронения отходов на стадии сооружения хранилища;

2) создание вертикального экрана с целью локализации очага загрязнения.

Создание искусственного горизонтального экрана может быть выполнено двумя способами: а) путем укладки и уплотнения глинистого материала или б) путем тампонажа песчаного грунта химическим гелеобразующим материалом. Вертикальный экран, сооружаемый с целью локализации очага загрязнения в песчаном водоносном горизонте, может быть выполнен путем создания «стены в грунте», а также путем инъекции глинистых суспензионных или химических гелеобразующих растворов в грунт. Таким образом, при разработке мероприятий, направленных на снижение интенсивности поражения водных ресурсов в районах захоронения отходов атомной промышленности, рассматриваются три вида геохимических экранов на пути миграции радионуклидов: 1) чистый глинистый, 2) песчано-глинистый и 3) песчано-гелевый материалы.

Для создания как горизонтального, так и вертикального экранов могут применяться различные способы. Конечное решение будет определяться, прежде всего, эффективностью работы экрана, а также возможностью технической реализации предлагаемого варианта защиты водных ресурсов от загрязнения. Эффективность работы таких экранов определяется элементным составом и формой нахождения радионуклидов, а также свойствами материала экрана. Оценить эффективность работы того или иного экрана можно только путем сравнения времени, в течение которого исключается выход радионуклидов за его пределы. В данной диссертационной работе впервые в мировой практике получена оценка трех видов экранов (глинистого, песчано-I линистого, песчано-гелевого), а также впервые представлены данные, позволяющие сравнить эффективность их работы как геохимических барьеров при одинаковой техногенной нагрузке. Окончательный выбор способа защиты должен осуществляться не только с учетом предельного времени эксплуатации, но и с учетом стоимости создания того или иного вида экрана.

Оценка эффективности работы экранов проводилась в лабораторных условиях при фильтрации раствора 8гСЫ03)г через образцы глинистого, песчано-глинистого и песчано-гелевого экранов. Концентрация стронция в растворе составляла 112 м[/л. Полученные значения миграционных параметров позволили перейти к количественной оценке эффективности работы изучаемых экранов как геохимических барьеров на пути миграции стронция. Расчет Тпр сделан при скорости фильтрации раствора соли стронция - 0,001 м/сут (см. таблицу 2)

Таблица 2

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ИСКУССТВЕННЫХ ЭКРАНОВ И СТОИМОСТИ СОЗДАНИЯ

ФРАГМЕНТА ГЛУБИНОЙ 8 М И ДЛИНОЙ 400 М.

Характеристика вертикального экрана мощностью 1,0 м Возможность сс экрана пр коэффицие фильтрации Ki •здания и нте i, м/сут Миграционные параметры Тпр., годы Стоимость создания фрагмента экрана, млн руб.

Способ создания экрана ... Структура экрана Используемые материалы >30 30-0,1 <0,1 п D, м2/сут

«Стена в грунте» Однорядный мощность 1.0 м Глина + + + 35.3229 6,1519х10"3 81 25,28

Инъекция Двухрядный мощность 1,85 м Глинистые суспензии + - - 7,4329 4,192 7x10"J 51 27,23

Инъекция Двухрядный мощность 1,85 м Химические гелеобразующие растворы (ЩАС) + + - 15,6379 4,8892x10"2 110 26,93

Разрывная инъекция Однорядный мощность 1,0 м Глинистые суспензии или химические гелеобразующие растворы (ЩАС) + + + 7,4329 4,1927x103 25 8.8

15,6379 4,8892x10-2 54 9.6

Аналогичные лабораторные эксперименты были проведены с растворами солей цезия, кобальта, неодима, урана.

Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволяет утверждать, что естественные грунтовые толщи, а также искусственные глинистые, песчано-глинистые и песчано-гелевые экраны могут использоваться в качестве надежных геохимических барьеров на пути миграции целого ряда радиоактивных элементов, присутствующих в отходах атомной промышленности.

Учитывая многообразие разновидностей и форм нахождения радиоактивных элементов в отходах атомной промышленности, необходимо продолжить исследования, целью которых должно быть получение значений миграционных параметров и определение эффективности работы искусственных экранов на пути таких загрязнителей.

Четвертая глава посвящена результатам апробирования методики оценки эффективности работы естественных и искусственных экранов в полевых условиях на действующем участке захоронения ЖРО атомной промышленности Представлены результаты оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения радионуклидами на примере этого объекта. Отработана принципиальная основа методики создания горизонтальных и вертикальных экранов на пути миграции радиоактивных отходов. На этой базе даны детально обоснованные рекомендации по локализации потенциального очага загрязнения в случае возникновения аварийной ситуации на исследуемом объекте

На рисунке 2 представлен схематичный продольный инженерно-геологический разрез участка захоронения ЖРО на изучаемом объекте, дающий представление об условиях захоронения отходов и защищенности подземных вод от загрязнения.

Из этого разреза следует, что основным геохимическим барьером на пути распространения радионуклидов является искусственный глинистый экран мощностью 1,3 м. Искусственный экран подстилается песчаными отложениями мощностью от 0,3 до 4,0 м Пески представлены средне-зернистыми разностями. Опытно-фильтрационные работы, выполненные автором, показали, что коэффициент фильтрации песков составляет 27 м/сут. Наличие тонко-зернистых фракций в песчаных отложениях и их ожелезненность продиктовали необходимость оценки этой литологической разности как геохимического барьера на пути миграции радионуклидов. Ниже песков залегает доломитовая мука, перекрывающая трещиноватые доломиты. Мощность доломитовой муки достигает 2,0 м. Изучение проницаемости этих отложений показало, что коэффициент фильтрации не превышает 0,01 м/сут.

| T | пэчмяиз-рктипльиыЯ aicd < | v/u :5uK»»v

'I n»:ci ;ради»« | дглсукттр-миншзигы»

Рис.2 Схематичный инженерно-геологический разрез

Одним из основных потенциальных загрязнителей подземных вод на рассматриваемом объекте захоронения ЖРО является стронций. В этой связи, оценка степени защищенности и получение необходимых параметров загрязнителя выполнялась с использованием раствора Sr(NOj)2. По схеме, представленной в главе 2 (рис. 1), был выполнен комплекс лабораторных работ для получения «выходных кривых» и последующего расчета значений миграционных параметров п и D. «Выходные кривые» были получены соответственно при фильтрации раствора Sr(N03)2 через образец глинистого экрана и песчаного грунта, находящихся в фильтрационной колонке с плотностью, соответствующей их плотности in situ.

На базе «выходных кривых» были определены значения п и О для стронция при его фильтрации в глинистом экране и подстилающих песках. С использованием способов расчета, представленных в главе 2, были определены значения Т„р для глинистого экрана и песков, а также для условий их совместной работы в качестве геохимического барьера. Расчеты проводились при следующих условиях: скорость фильтрации 0,001 м/сут, мощность глинистого экрана 1,3 м, мощность песчаного слоя Зм. Результаты этих расчетов представлены в таблице 3

Таблица 3

Значения миграционных параметров по стронцию и предельное время эксплуатации < геохимического барьера.

Тип экрана Значения миграционных параметров Тпр., годы Общее Тпрч годы

Эффективная пористость п Коэффициент микродисперсии D, м2/сут

Искусственный глинистый экран 72.23 5,023x10"3 217 323,9

Песчаный грунт 12,91 3,14x10"2 99

Значения миграционных параметров показывают, что данные пески, как и искусственный глинистый экран, можно рассматривать в качестве геохимического барьера на пути распространения стронция. Результаты оценки степени защищенности подземных вод на действующем участке захоронения ЖРО свидетельствует о том, что на протяжении 300 лет опасность поражения подземных вод стронцием исключается, даже при его концентрации в отходах около 120 мг/л. Это означает, что в действительности время безопасного складирования жидких отходов в десятки тысяч раз больше, т к. действительная концентрация стронция в ЖРО не превышает 0,0001 мг/л.

В случае возникновения аварийной ситуации, которая может сформироваться в результате природных деформаций искусственного глинистого экрана в основании хранилища, должны быть предусмотрены меры по повышению безопасности района. Проведенные исследования показали, что наличие песчаных разностей в основании глинистого экрана диктует необходимость рассматривать их, прежде всего, как объект, в пределах которого решается вопрос о локализации потенциального очага загрязнения. С целью предотвращения переноса радионуклидов по водоносному горизонту именно в песчаных разностях необходимо создание искусственного поглощающего экрана.

Предположим, в районе исследуемого участка захоронения сложилась аварийная ситуация, следствием которой явилось проникновение радиоактивных элементов в водоносный горизонт. В этой ситуации необходима срочная локализация очага загрязнения, т.е. создание геохимического барьера на пути распространения радионуклидов. Естественно, для создания геохимического барьера потребуется определенное время Для рассматриваемого объекта это время может составить период около одного года. С целью снижения интенсивности поражения подземных вод в районе участка захоронения сброс радиоактивных отходов должен быть прекращен. В случае невозможности остановки производства участок складирования отходов должен быть перенесен в другое место. Несомненно, на новом участке подземные воды должны быть изолированы от проникновения радиоактивных отходов.

Таким образом, для рассматриваемого объекта необходимо решить две задачи.

I. Разработать и апробировать способ защиты подземных вод от загрязнения на новом временном участке захоронения ЖРО;

II. Определить и апробировать оптимальный способ локализации очага загрязнения на действующем участке захоронения ЖРО.

Создание в условиях ограниченного времени горизонтального глинистого экрана в основании временного хранилища затруднено в связи с использованием большого объема глинистых материалов и в связи с необходимостью выполнения целого комплекса работ, связанных с доведением экрана до нужной кондиции: укладка, увлажнение, уплотнение и трамбование. Проблему изоляции водоносного горизонта от проникновения ЖРО автор предлагает решить с помощью создания в основании хранилища горизонтального песчано-

гелевого экрана с использованием щавелево-алюмосиликатного раствора Такой экран может быть создан за 2-3 дня. Именно этот момент определил целесообразность выполнения опытных полевых работ по созданию горизонтального песчано-г елевого экрана.

В 40 м от действующего участка приповерхностного захоронения ЖРО был вырыт шурф и в нем создан геохимический барьер, защищающий основание шурфа и его стенки от беспрепятственной миграции загрязнителя за пределы экрана. Схема опытного участка представлена на рисунке 3.

Испытания искусственного экрана как геохимического барьера проводились автором в летне-осенний период 2004 года. Для оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения в качестве вещества-загрязнителя использовался раствор 8г(МОз)2 с концентрацией стронция 494 мг/л. При столь большой техногенной нагрузке и малой мощности экрана (5,0 см) стронций появился в основании шурфа, как и ожидалось согласно прогнозным решениям, только через 1,5 месяца. Последовательный отбор проб на протяжении трех месяцев позволил получить «выходную кривую» и рассчитать значения миграционных параметров для полевых условий эксперимента. Для реальных концентраций загрязнителя время появления стронция на нижней границе экрана увеличится в сотни тысяч раз.

А. Вид в плана

Б. Разрез 1-1'

40.0

40.0 ч до действу ющего уцепи цчоронии» РйО

Устройство для

юистю

. \П«СЧ»|Ю-ДЛ#ВЫЙ

'• ' ■• фильтрдтГ ■ еорбируюшии ири

Направление движения грунтовых вод *

, Рис.3 Схема опытного участка

Технологическая возможность создания экрана большой площади и, в случае необходимости, большей мощности не вызывает сомнений, т к. он может быть создан с использованием обычной поливочной машины

Для локализации потенциального очага загрязнения необходимо создать вертикальный противофильтрационный сорбирующий экран, который может быть получен различными способами: путем создания «стены в грунте», путем тампонирования грунта суспензионными или химическими гелеобразующими растворами Для рекомендации возможных способов защиты водных ресурсов от загрязнения радиоактивными отходами на исследуемом объекте автором был выполнен комплекс специальных исследований для определения возможности и эффективности применения различных способов локализации потенциального очага загрязнения.

При оценке эффективности работы «стены в фунте» как геохимического барьера предельное время эксплуатации такого экрана мощностью 0,6 м составило 85 лет при концентрации загрязнителя 124 мг/л и скорости фильтрации 0,001 м/суг. Вместе с тем, изучение инженерно-геологических условий в районе показало, что для сооружения «стены в грунте» необходимо строительство трассы вдоль периметра отстойника Также под вопросом оказалась возможность использования существующего старого карьера вблизи города. Администрация данного объекта должна решить вопрос о возможности подготовки трассы вдоль периметра пруда с учетом наличия овражной сети в его правобережной части и провести работы, дающие ответ на вопрос о количестве глины в близлежащем карьере В связи с тем, что ответы могут быть отрицательными, автором были разработаны и апробированы инъекционные способы создания экрана.

Принимая во внимание тот факт, что глина как материал для приготовления инъекционного раствора много дешевле, чем химические компоненты, была определена принципиальная возможность создания вертикального противофильтрационного сорбирующего экрана по периметру пруда-отстойника при использовании глинистых суспензионных растворов на базе честных и привозных глин Для ответа на вопрос о возможности использования различных глин при создании экрана инъекционным способом был проведен анализ гранулометрического состава флювиогляциального песка, глин местного карьера и привозных бентонитовых глин. В результате проведенных исследований установлено, что согласно критерию Кинга-Буша инъекция суспензий, приготовленных на базе глин из местного карьера или на базе привозных бентонитовых глин, во флювиогляциальные пески невозможна.

В этой связи в качестве инъекционного раствора был использован щавелево-алюмосиликатный раствор, обладающий малой вязкостью и. соответственно, высокой проникающей способностью.

Принимая во внимание необходимость решения проблемы локализации потенциального очага загрязнения с минимальными затратами, на данном объекте прежде всего был выполнен комплекс полевых работ по определению возможности использования разрывной технологии инъекции, которая позволяет сократить количество скважин для получения сплошного вертикального экрана.

Масштаб условный

Разрыв пласта перпендикулярный "минимальному главному напряжению

Рис.4 Схема ориентации плоскости разрыва грунта на опытном участке.

В задачу автора входило апробирование разрывной технологии в наиболее неблагоприятных условиях, те. в условиях наиболее пологой части склона на трассе планируемого вертикального экрана.

Апробирование разрывной технологии инъекции проводилось на глубине 1,5 м при давлении инъекции в момент разрыва в 2,0 атмосферы. При меньших давлениях, как показали полевые опытные работы, формирования плоскостей разрыва не наблюдалось. После выполнения разрывной инъекции было проведено послойное снятие грунта на всю глубину инъекционных работ. Анализ характера распространения инъекционного раствора при разрывной инъекции показывает, что в данном случае мы имеем одну полость разрыва, направленную параллельно береговой линии, т.е. перпендикулярно направлению падения склона. Сформировавшуюся плоскость разрыва можно рассматривать как дополнительную поверхность инъектора, которая послужила не только ускорению процесса инъекции, но и созданию определенной формы тампонированного массива. Он, естественно, имеет в плане вид вытянутого эллипса.

Однако, согласно инженерно-геологическим изысканиям в некоторых скважинах (№№ 2,5,7,8,9) песчаные отложения, подлежащие тампонированию, залегают на глубине всего 10-20 см. Опытные полевые работы показали, что при заглублении перфорированной части инъектора менее одного метра использование давления разрыва в 2,0 атмосферы приводит к выходу раствора вдоль инъектора на поверхность. Проведенные полевые исследования показали, что для успешного применения разрывной инъекции в пределах малых глубин на данном объекте необходимо иметь вдоль всей трассы экрана пригрузку в виде грунтовой толщи в 2,0-3,0 м Это, естественно, существенно повышает стоимость работ по созданию противофильтрационного сорбирующего экрана методом разрывной инъекции.

• Таким образом, проведенный комплекс исследований дал основание к апробированию способа инъекции щавелево-алюмосиликатным раствором без разрыва пласта.

На рисунке 5 показана принципиальная схема инъекции и схема расположения забивных инъекторов на опытном участке Инъекция выполнялась с шагом скважин 1,0 м Инъекторы располагались в шахматном порядке с расстоянием между рядами в 1,0 м, Фраг мент соответствовал двухрядному варианту завесы. В ходе выполнения полевых работ было установлено, что для получения сплошного тампонированного массива в один из трех инъекторов необходимо закачивать объем раствора на 20% больше, чем объем, который требуется, согласно расчету, для получения радиуса инъекции, при котором обеспечивается смыкание тампонируемых массивов

При выполнении инъекционных работ на малых глубинах (0,1-0,5 м) скорость распространения раствора заметно снизилась. Это связано с тем. что для тампонажа песчаных разностей в тгом интервале глубин давление инъекции не превышало 0,25 атмосферы. В этой связи для закачки необходимого объема 1ЦАС раствора было увеличено время его гелеобразования

Итак, каких-либо осложнений при использовании безразрывного способа инъекции ЩАС раствора не обнаружено. Анализ полученного фрагмента завесы лает возможность сделать вывод, что двухрядная инъекция с шагом скважины в 1,0 м и расстоянием между рядами скважин в 1,0 м позволяет получить сплошной тампонированный экран толщиной 1,85 м.

Д>

1>. |1

Рис. 5 Схема полевых инъекционных работ

Выполненные полевые работы на опытном участке и комплекс лабораторных исследований по оценке миграционных параметров и поглощающей способности вертикального песчано-гетевого экрана позволяют перейти к оценке эффективности работы этого экрана как геохимического барьера на пути распространения радионуклидов Предельное время эксплуатации экрана толщиной 1,85 м при концентрации загрязнителя 494 мг/л и скорости фильтрации 0,001 м/сут составило 273 года

Таким образом, по результатам проведенных исследований для создания защитного экрана на действующем участке захоронения ЖРО предлагается использовать инъекционный метод тампонажа грунта с помощью щавелево-алюмосиликатного раствора Предлагаемый способ локализации может быть использован в случае возникновения аварийной ситуации на объекте или при ужесточении требований к экологической безопасности района и, прежде всего, экологической безопасности водных ресурсов в районе захоронения отходов атомной промышленности.

сорбирующая завеса

Рис.6 Схема расположения вертикальной инъекционной завесы

Положение вертикального экрана в плане представлено на рисунке 6.

Создание вертикальпого противофильтрациончого сорбирующего экрана по периметру существующего участка захоронения ЖРО резко повысит степень защищенности всего района Высокая степень надежности работы такого экрана на возможном пути распространения радионуклидов определяется тем, что во всех опытных полевых и лабораторных исследованиях используемая концентрация потенциального загрязнителя в сотни тысяч раз превосходила его концентрацию в ЖРО. В этой связи, при расчете Тлр для истинных концентраций потенциальных загрязнителей подземных вод в районе захоронения ЖРО мы будем иметь значения предельного времени работы искусственного вертикального экрапа как геохимического барьера в сотни тысяч раз больше.

Заключение и выводы.

Проведенные исследования и апробирование полученных результатов позволяют сделать следующие выводы.

1 Степень защищенности подземных вод от загрязнения радиоактивными элементами определяется эффективностью работы естественной грунтовой толщи как геохимического барьера на пути распространения радионуклидов. Эффективность работы грунтовой толщи зависит от ее минерального состава, который и определяет величину поглощающей способности грунта и значения миграционных параметров радионуклидов.

2. Для снижения интенсивности поражения подземных вод при неблагоприятных инженерно-геологических условиях и для локализации очага загрязнения в районе захоронения РАО при аварийной ситуации могут бьггь использованы горизонтальные и вертикальные противофильтрационные сорбирующие экраны.

3. Для создания горизонтальных экранов могут использоваться глинистые материалы и химические гелеобразующие растворы, тампонирующие поровое или трещинно-пустотное пространство литологических разностей с высокой проницаемостью. Для создания вертикальных экранов можно использовать метод «стена в грунте» или один из инъекционных способов. При этом:

1) в условиях равномерного напряженного состояния в горизонтальной плоскости инъекция глинистых суспензионных растворов или химических I елсобразующих растворов выполняется при давлении, исключающем разрыв пласта,

2) в условиях неравномерного напряженного состояния в горизонтальной плоскости используется разрывная инъекция, позволяющая ускорить процесс тампонажа грунта в результате формирования плоскости разрыва и работы ее как дополнительной поверхности ииъектора.

4. Для создания горизонтальных экранов, «стены в грунте» и инъекционных противофильтрацнонных сорбирующих экрапов в песчаных и скальных трещиновагых литологических разностях в качестве поглощающего материала должны использоваться глинистые материалы. Выбор глинистого материала для сооружения горизонтальных и вертикальных экранов определяется его поглощающей способностью в отношении потенциальных загрязнителей подземных вод. Для создания противофильтрационного сорбирующего экрана в малопроницаемых (Кф<30м/сут) песчаных разностях и в тонкотрещиноватых скальных породах целесообразно применять щавелево-алюмосиликатный раствор, гель которого обладает достаточно высокой поглощающей способностью в отношении целого ряда радионуклидов.

5. Наличие естественных глинистых грунтовых толщ и искусственных экранов на пути миграции радионуклидов обеспечивает защищенность подземных вод от загрязнения. Для прогноза характера распространения радионуклидов в пределах экрана может использоваться микродисперсионная модель массопереноса, учитывающая процесс сорбции и десорбции. Возможность использования данной математической модели доказана экспериментальным путем Решение уравнения, соответствующего микродисперсиопной модели, на базе «выходных кривых», полученных в динамических условиях, позволяет определить характер распределения радионуклидов в пределах экрана на любой заданный момент эксплуатации этого экрана как геохимического барьера.

6. Оценка степени защищенности подземных вод от загрязнения в районе захоронения радиоактивных отходов должна определяться путем расчета предельного времени эксплуатации естественного или искусственного экрана при условии, что ни один из выявленных загрязнителей не выходит за пределы геохимического барьера с концентрацией выше ПДК.

Основные научные положения работы отражены в следующих публикациях:

I. Сергеев В И Методика оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения в районах складирования отходов атомной промышленности / В.И. Сергеев, Т.Г Шимко. M Л Кулешова, Е.В. Петрова, Н.Ю. Степанова II Вопросы атомной науки и техники, вып. 1, 2004 -С. 31-37

2 Степанова Н.Ю. The Use of Subsoil Layer as Geochemical Barrier at Areas of Toxic and Radioactive Wastes Disposai / Н.Ю. Степанова, В.И. Сергеев, Т.Г. Шимко, H H Данченко Н 7й1 International Symposium on Environmental Geotechnology and Global Sustainable Development, Finland, Хельсинки, 8-10 июня, 2004

3 Степанова Н.Ю. Гель щавелево-алюмосиликатного раствора как геохимический барьер на пути миграции радиоактивных элементов /НЮ Степанова, В.И Сергеев, M JI Кулешова.

Е.В. Петрова, В.В. Кучеров // Материалы IV сессии школы-семинара «Промышленная безопасность и экология» - РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров Нижегородской обл., 2004,- С.365-373

4. Сергеев В.И. Инъекционный способ создания геохимического барьера на пути миграции радиоактивных элементов / В.И. Сергеев, Н.Ю. Степанова, А.М. Улюшкин, Ю.В. Чечеткин, ТГ. Шимко // Материалы II Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и охраны природы, и пути их решения».- г Ульяновск, 2004.- С.208-218

5 Сергеев В.И. Способ защиты подземных вод от загрязнения в районах захоронения отходов атомной промышленности / В.И. Сергеев, Н.Ю Степанова, Н.Н. Данченко, Т.Г. Шимко, З.П. Малашенко // Наукоемкие технологии,- 2005.-№1,- С.57-64

6. Кучеров В.В. Искусственные поглощающие экраны на пути миграции жидких радиоактивных отходов / В.В. Кучеров, Н.Ю. Степанова, В.И. Сергеев // Тез докл. Сергеевские чтения « Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы утилизации и захоронения отходов».- г. Москва: РАН, 2005.- вып.7.- с.256

7. Сергеев В.И. The Use of Natural and Artificial Geochemical Barriere for Protection of Groundwater at Areas of Radioactive Wastes Disposai / В.И. Сергеев, , Н.Н. Данченко, Н.Ю. Степанова, Т.Г. Шимко // 3,d Italian-Russian Symposium «Quality and Management of Water Resources», С.-Петербург, июнь 16-18,2005

Подписано в печать 22.07.05 Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 54/ 563

Отпечатано с оригинал макета В лаборатории оперативной полиграфии Ульяновского государственного университета 432970, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42

РНБ Русский фонд

2006-4 9968

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Степанова, Нонна Юрьевна

Введение

1. Современное состояние проблемы безопасности захоронения РАО

1.1. Виды РАО и способы решения проблемы их захоронения

1.1.1. Состояние проблемы захоронения РАО в США

1.1.2. Состояние проблемы захоронения РАО в России

1.1.3. Постоянные хранилища: изолированные или открытые?

1.2. Особенности глубинного и поверхностного захоронения

1.3. Защищенность подземных вод от загрязнения и возможные пути 25 ее повышения.

1.3.1. Искусственные глинистые экраны в основании участков 27 захоронения

1.3.2. Локализация очага загрязнения с помощью «стены в грунте»

1.3.3. Локализация очага загрязнения с помощью противофильтрационной 29 завесы, выполненной путем инъекции раствора в грунт

1.4. Массоперенос как основа оценки степени защищенности подземных 37 вод от загрязнения радионуклидами.

1.5. Анализ современного состояния проблемы захоронения и возможные 45 пути ее решения.

2. Принятая методика исследований эффективности работы 49 естественных и искусственных экранов в районах захоронения РАО

2.1. Необходимые исходные инженерно-геологические материалы при оценке естественных и искусственных экранов как геохимических барьеров на пути миграции радионуклидов.

2.2.1. Математическое моделирование процесса миграции и получение 52 прогнозных решений для одно-, двух- и трехслойных экранов

2.2.2. Методика получения экспериментальных исходных данных 58 для прогнозных решений.

I 2.2.3. Способ количественной оценки эффективности работы естественных 61 и искусственных экранов как геохимических барьеров с учетом процесса десорбции.

2.3. Экспериментальное обоснование возможности использования микродисперсионной модели в прогнозных решениях.

3. Результаты лабораторных исследований эффективности работы искусственных экранов как геохимических барьеров на пути миграции радионуклидов.

3.1. Состав загрязнителей. Обоснование и выбор модельных растворов.

3.2. Эффективность работы грунтовой толщи, перекрывающей 73 водоносный горизонт, как геохимического барьера на пути миграции радионуклидов.

3.3. Эффективность работы глинистого, песчано-глинистого и 83 песчано-гелевого экранов как геохимических барьеров на пути миграции радионуклидов.

3.4. Анализ результатов лабораторных исследований.

4. Апробирование методики оценки эффективности работы искусственных экранов в полевых условиях.

4.1. Геологическое строение района

4.2. Местоположение, рельеф и физико-географические условия района

4.3. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия 100 участка захоронения ЖРО

4.4. Оценка защищенности подземных вод в районе исследуемого 112 объекта захоронения ЖРО

4.5. Обоснование и выбор способов защиты подземных вод от загрязнения 115 радионуклидами в случае возникновения аварийной ситуации на исследуемом объекте

4.5.1. Участок временного складирования ЖРО

4.5.2. Возможные способы локализации потенциального очага 119 загрязнения подземных вод на данном участке захоронения ЖРО

4.5.3. Рекомендации по локализации потенциального очага загрязнения 129 в районе исследуемого участка захоронения ЖРО

5. Заключения и выводы 132 Список использованной литературы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Защита подземных вод от загрязнения в районах захоронения радиоактивных отходов"

Среди актуальных проблем современной России наиболее острой является защита среды обитания человека от продуктов и отходов атомной промышленности, ядерной энергетики и военно-промышленного комплекса.

Огромное количество радиоактивных отходов (РАО), исчисляемое многими миллионами тонн, скопилось в настоящее время во временных, не оснащенных средствами долговременной изоляции, хранилищах, отстойниках, естественных водоемах и отвалах. Значительная их часть была бесконтрольно соскладирована еще в начальный период создания ядерного потенциала СССР.

Первые попытки решения проблем обращения с РАО на государственном уровне в России были предприняты в 90-х годах прошлого столетия. В результате, к настоящему времени созданы законодательная (закон РСФСР 1991 года «Об охране окружающей среды», закон РФ 1991 года «О санитарном эпидемиологическом благополучии населения») и нормативная (Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности, Нормы радиационной безопасности) базы этого рода деятельности. В основу разработанных документов заложена современная природоохранная стратегия, опирающаяся на концепцию экологической безопасности человеческой деятельности, которая исходит из того, что в любой области деятельности к практической реализации допускается только экологически чистая технология. По отношению к деятельности в области обращения с РАО, это означает, что процессы переработки и хранения отходов признаются экологически безопасными, если вследствие воздействия строительства и эксплуатации комплексов по обращению с РАО состояние природного окружения в регионе меняется не более, чем это признано допустимым, а условия жизни людей - не более, чем это допускают санитарно-гигиенические нормативы [52,54,69,79,89,112,113]

В последние годы стала доступна информация об объемах и активности РАО и отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Общий объем РАО на территории России оценивается в 6x108 м3. Суммарная активность оценивается в 5,6x1019 Бк. Более 99% этого количества связано с военной деятельностью по наработке ядерных материалов и сосредоточено на объектах Минатома России. При этом на жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) приходится 85%, на твердые (ТРО) и остеклованные - 15% общей активности. Так, на предприятиях Минатома России в 105 пунктах хранения находится более 500 млн м3 ЖРО, суммарная альфа-активность которых оценивается в 1,9х1016Бк, а суммарная бета-активность - 7,Зх1019Бк [69]. Твердые радиоактивные отходы , суммарная альфа-активность которых f с 1 о составляет 6x10 Бк и бета-активность — 8,1x10 Бк, находятся в 274 пунктах хранения и составляют по массе около 180 млн тонн. Из 274 имеющихся пунктов хранения твердых радиоактивных отходов в настоящее время: 131 действует (48%), 110 выведено из эксплуатации (40%), 33 законсервировано (12%). По месту расположения эти пункты распределились следующим образом: на промплощадках - 219 (80%), в санитарно-защитных зонах - 51 (18%), в зонах наблюдения - 4 (2%). Наибольшее количество пунктов хранения твердых радиоактивных отходов расположено на предприятиях ядерного топливного цикла — 146, на АЭС - 46, на горнорудных предприятиях - 31 [69].

На сегодняшний день на 21 предприятии российской атомной отрасли эксплуатируются 30 установок переработки радиоактивных отходов. 20 установок предназначены для переработки ЖРО (установки цементирования, битумирования, остекловывания, кальцинации, упаривания, очистки сбросных вод, фракционирования РАО) и 10 установок для переработки ТРО (сжигание, прессование, плавление). Объем переработанных жидких радиоактивных отходов за время эксплуатации установок составил 148325 тыс. м3, твердых радиоактивных отходов 45,3 тыс. тонн, распределившихся по активности следующим образом: высокоактивных — 12,9 тыс. м3 с активностью 1,1х1019Бк, среднеактивных - 242,3 тыс. м3 с активностью 4,2х1015Бк, низкоактивных - 148,1 млн м3 с активностью 3.1х1015Бк [69]

Риск, связанный с наличием РАО, обусловлен возможностью попадания различного количества радионуклидов в среду обитания, поэтому проблема утилизации такого большого количества радиоактивных отходов стоит в настоящий момент достаточно остро, в связи с чем одним из актуальных направлений современных исследований в области обращения с РАО является поиск различных технологий их надежного захоронения.

Цель захоронения долгоживущих радионуклидов состоит в изоляции их от биосферы на длительные периоды времени с гарантией того, что мигрирующие и достигнувшие среды обитания человека радиоактивные вещества будут иметь несущественные концентрации, сравнимые с уровнем естественного радиоактивного фона. Принятые международным сообществом основные принципы захоронения отходов заключаются в их изоляции и системе многоступенчатого удержания, обеспечивающей снижение факторов риска до приемлемо малой величины.[16,30,37,46].

На решение этой конечной задачи направлена геологическая концепция и геологические критерии захоронения отходов. Разработанная Минатомом России концепция обращения с радиоактивными отходами [46] основана на принципах много-барьерной защиты от выхода радионуклидов из отходов в биосферу в процессе переработки и длительного хранения. В качестве основных механизмов создания барьеров рассматриваются форма образования отходов и выбор геологической среды, а также инженерные системы и сооружения.

Уже с первых моментов захоронения отходов в геологическую среду специалисты принимали во внимание необходимость решения проблемы защиты водных ресурсов от загрязнения РАО. Акцент на защиту подземных вод делался в связи с тем, что подземные волы имеют определенную скорость фильтрации, что может со временем способствовать расширению очага загрязнения. В этой связи при выборе мест приповерхностного захоронения РАО предпочтение, естественно, отдавалось участкам, где грунтовая толща, перекрывающая первый водоносный горизонт, была представлена суглинистыми отложениями с малым коэффициентом фильтрации. В районах приповерхностного захоронения, где грунтовая толща зоны аэрации была представлена отложениями с большим коэффициентом фильтрации, использовались глинистые экраны с целью снижения интенсивности инфильтрации жидкой фазы отходов, содержащих радионуклиды. Для повышения безопасности при аварийных ситуациях аналогичным образом подходили к решению проблемы защиты подземных вод от загрязнения и в случае складирования твердых РАО

С развитием атомной промышленности постепенно переходили к глубинному захоронению отходов. В этом случае при выборе места захоронения учитывалась степень природной изолированности участка от водоносных горизонтов, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Как правило, выбранный горизонт захоронения имел хорошую противофильтрационную защиту в виде глинистых горизонтов, изолирующих его от выше- и нижележащих водоносных горизонтов, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Вместе с тем, уже в 60-ые годы в гидротехническом строительстве в результате научно-технических исследований были разработаны способы создания противофильтрационных инъекционных экранов на большой глубине. Эти экраны создавались с помощью суспензионных растворов и химических гелеобразующих растворов. Назначение этих экранов определялось в основном необходимостью снижения расходов воды в водохранилищах, а также снижения водопритоков в различного рода котлованы, шахты и т.д. Несколько позже с целью локализации очагов техногенного загрязнения учеными различных стран, прежде всего Италии, был разработан способ создания «стены в грунте». Названные выше способы защиты подземных вод от загрязнения радиоактивными отходами были основаны, прежде всего, на использовании малой проницаемости грунтов или на ее резком снижении путем создания искусственных противофильтрационных экранов. Однако, использование этих способов локализации очагов загрязнения связано с необходимостью оценки эффективности их работы не только как противофильтрационных экранов, но и как поглощающих геохимических барьеров на пути миграции радионуклидов.

С развитием исследований в области массопереноса загрязнителей в грунтовых толщах различной степени дисперсности и минерального состава было установлено, что суглинистые разности и гели целого ряда инъекционных растворов обладают значительной поглощающей способностью (сорбция, осаждение, соосаждение) в отношении различных токсикантов и радиоактивных элементов. Появились работы, посвященные математическому моделированию процесса массопереноса таких загрязнителей в дисперсных грунтах. Целый ряд статей за последние двадцать лет был посвящен математическим моделям массопереноса загрязнителей в грунтовых толщах, уравнениям, соответствующим этим моделям, и их решениям. Предпочтение тем или иным математическим моделям массопереноса различные авторы отдавали с учетом тех или иных структурных особенностей грунтов, в которых рассматривался процесс массопереноса загрязнителей. Все эти работы, а также результаты экспериментальных исследований по определению поглощающей способности грунтов в отношении химических загрязнителей и значений миграционных параметров последних, послужили основой для разработки методики количественной оценки эффективности работы естественных и искусственных экранов как геохимических барьеров на пути миграции радионуклидов.

Накопленный опыт по созданию противофильтрационных экранов инъекционным способом и с помощью «стены в грунте» может использоваться в районах захоронения РАО при аварийных ситуациях. Основанием для такого предположения является комплекс исследовательских работ по изучению процесса массопереноса загрязнителей в различных средах, выполненных специалистами разных стран, а также исследования, связанные с оценкой поглощающей способности различных глинистых минералов и других материалов, которые могут быть использованы для создания искусственных экранов на пути миграции радионуклидов. Окончательное решение о целесообразности использования искусственных экранов может быть принято только после разработки и апробирования методики количественной оценки эффективности работы таких экранов на пути миграции радионуклидов.

Актуальность данной работы определяется необходимостью создания при проектировании и эксплуатации экологически опасных объектов современных средств защиты, исключающих отрицательное воздействие на природу и, в первую очередь, на подземные воды как наиболее вероятный путь распространения радиоактивного загрязнения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) изучение способов создания противофильтрационных экранов для решения вопросов о возможности их использования в качестве геохимических барьеров для защиты подземных вод от загрязнения;

3) обоснование и выбор оптимальной методики оценки эффективности работы геохимических барьеров, свойства которых определяют степень защищенности подземных вод;

5) разработка и апробирование в лабораторных условиях способа получения миграционных параметров радиоактивных элементов в искусственных глинистых, песчано-глинистых и песчано-гелевых экранах;

7) создание в полевых условиях методом инъекции фрагментов противофильтрационных сорбирующих экранов и оценка эффективности их работы как геохимических барьеров с целью обоснования предлагаемых рекомендаций по защите подземных вод от загрязнения в случае возникновения на объекте аварийной ситуации.

Основные защищаемые положения:

1. Данные о поглощающей способности грунтовой толщи в отношении потенциальных загрязнителей подземных вод должны быть неотъемлемой частью характеристики геологической среды как объекта захоронения радиоактивных отходов.

2. Снижение интенсивности поражения подземных вод при неблагоприятных инженерно-геологических условиях и локализации очага загрязнения в условиях аварийной ситуации в районах захоронения РАО достигается путем сооружения горизонтальных и вертикальных противофильтрационных сорбирующих экранов. Они могут быть глинистыми, песчано-глинистыми и песчано-гелевыми. Такие экраны создаются путем укладки и уплотнения глинистого материала в основании участка захоронения, сооружения «стены в грунте» или инъекции суспензионных и химических гелеобразующих растворов в грунт, соответственно.

4. Количественным критерием степени защищенности подземных вод от загрязнения радионуклидами служит предельно-допустимое время эксплуатации участка захоронения отходов, в течение которого концентрация ни одного из потенциальных загрязнителей на границе водоносного горизонта не превысит предельно-допустимый уровень как в период эксплуатации участка захоронения, так и после его консервации.

Научная новизна.

Впервые дается методика количественной оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения при захоронении радиоактивных отходов в геологическую среду, представленную суглинистыми разностями. Новым является, также, представленный способ оценки эффективности работы искусственных экранов, как геохимических барьеров на пути миграции радиоактивных элементов.

Практическая ценность работы заключается в обеспечении возможности принятия обоснованного решения по выбору оптимального участка захоронения отходов атомной промышленности, а также выбору мероприятий по локализации очага загрязнения при аварийных ситуациях в районах захоронения РАО.

Реализация работы может осуществляться практически на всех объектах захоронения, как жидких, так и твердых отходов атомной промышленности. В диссертации представлена технология создания вертикальных экранов для локализации очага загрязнения в случае поражения первого водоносного горизонта на старых участках приповерхностного захоронения ЖРО, а также методика количественной оценки эффективности работы этих экранов во времени, основанная на расчете предельно-допустимого времени эксплуатации таких экранов как геохимических барьеров. При проектировании нового участка захоронения в суглинистых разностях методика может быть использована для оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения и на базе этой оценки определено оптимальное место размещения отходов атомной промышленности. Предлагаемые в работе подходы к выбору защитных мероприятий могут быть использованы и при глубинном захоронении РАО.

Апробация работы выполнена на одном из объектов захоронения РАО в г. Сарове Нижегородской области. На объекте была проведена количественная оценка степени защищенности подземных вод от загрязнения. На этом же объекте была апробирована методика создания горизонтального и вертикального противофильтрационного сорбирующего экрана; в полевых условиях были созданы фрагменты таких экранов и определена эффективность их работы во времени.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю профессору В.И. Сергееву за советы и творческую помощь при написании диссертационной работы, всем сотрудникам Лаборатории охраны геологической среды (ЛОГС) Геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, помогавшим автору в проведении лабораторных экспериментов, а также сотрудникам экологического факультета УлГУ.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Степанова, Нонна Юрьевна

Выводы к главе 4

Выполненный комплекс полевых, лабораторных и расчетных работ по методике, изложенной в диссертации, позволил установить, что наличие искусственного глинистого экрана в основании исследуемого участка захоронения ЖРО обеспечивает надежную защиту подземных вод от загрязнения радионуклидами.

В результате выполненного комплекса инженерно-геологических исследований для случая возникновения аварийной ситуации на данном объекте определены и апробированы мероприятия, позволяющие резко снизить отрицательное воздействие на подземные воды участка захоронения ЖРО.

Эти мероприятия включают:

1) подготовку основания временного места захоронения отходов путем создания горизонтального песчано-гелевого сорбирующего . экрана на базе щавелево-алюмосиликатного раствора;

2) создание вертикального противофильтрационного сорбирующего экрана способом инъекции щавелево-алюмосиликатного раствора по периметру пруда-отстойника в прослой песчаных грунтов, которые могут являться проводником распространения загрязнения;

Использование методики оценки на опытных фрагментах двух типов этих экранов позволило оценить эффективность их работы в самых неблагоприятных условиях, что позволяет рекомендовать предложенные способы защиты водных ресурсов на исследуемом объекте и других производственных объектах для предупреждения и в случае возникновения аварийных ситуаций.

5. Заключения и выводы.

Выполненный комплекс теоретических, лабораторных и полевых исследований дает основание сделать заключение о целесообразности использования естественных грунтовых толщ суглинистого состава и искусственных экранов в виде «стены в грунте», а также экранов, создаваемых путем инъекции суспензионных или химических гееобразующих растворов, в качестве надежных способов защиты подземных вод от загрязнения в районе захоронения РАО.

Проведенные исследования и апробирование полученных результатов позволяют сделать следующие выводы.

1. Степень защищенности подземных вод от загрязнения радиоактивными элементами определяется эффективностью работы естественной грунтовой толщи как геохимического барьера на пути распространения радионуклидов. Эффективность работы грунтовой толщи зависит от ее минерального и гранулометрического состава, который и определяет величину поглощающей способности грунта и значения миграционных параметров радионуклидов.

2. Для снижения интенсивности поражения подземных вод при неблагоприятных инженерно-геологических условиях и для локализации очага загрязнения в районе захоронения РАО при аварийной ситуации могут быть использованы горизонтальные и вертикальные противофильтрационные сорбирующие экраны.

3. Для создания горизонтальных экранов могут использоваться глинистые материалы, а также химические гелеобразующие растворы, тампонирующие поровое или трещинно-пустотное пространство литологических разностей. Выбор глинистого материала для сооружения горизонтальных экранов определяется его поглощающей способностью в отношении потенциальных загрязнителей подземных вод. Выбор химического гелеобразующего раствора определяется его малой начальной вязкостью, легко-регулируемым временем гелеобразования и высокой поглощающей способностью в отношении потенциальных загрязнителей подземных вод. Одним из таких растворов является щавелево-алюмосиликатная рецептура, обладающая всеми названными свойствами. Исходные компоненты этой рецептуры не являются дефицитными и имеют невысокую стоимость.

4. Для создания вертикальных экранов можно использовать метод «стена в грунте» или один из инъекционных способов. При этом для создания экранов могут использоваться также глинистые материалы и химические гелеобразующие растворы. Выбор глинистого материала и химических гелеобразующих растворов определяется, прежде всего, их поглощающей способностью и возможностью их использования для создания экрана. При создании вертикального экрана инъекционным способом необходимо учитывать инженерно-геологические условия выполнения работ:

1) в условиях равномерного напряженного состояния в горизонтальной плоскости инъекция глинистых суспензионных растворов или химических гелеобразующих растворов выполняется при давлении, исключающем разрыв пласта,

Для создания противофильтрационного сорбирующего экрана, в малопроницаемых (Кф<30м/сут) песчаных разностях целесообразно применять щавелево-алюмосиликатный или аналогичный по свойствам раствор

5. Наличие естественных глинистых грунтовых толщ и искусственных экранов на пути миграции радионуклидов обеспечивает защищенность подземных вод от загрязнения. Для прогноза характера распространения радионуклидов в пределах экрана может использоваться микродисперсионная модель массопереноса, учитывающая процесс сорбции и десорбции. Возможность использования этой модели доказана экспериментальным путем. Решение уравнения, соответствующего микродисперсионной модели при условии получения «выходных кривых» в динамических условиях позволяет получить характер распределения радионуклидов в пределах естественного или искусственного экрана на любой заданный момент эксплуатации этих экранов как геохимических барьеров

6. Количественная оценка степени защищенности подземных вод от загрязнения в районе захоронения радиоактивных отходов должна определяться путем расчета предельного времени эксплуатации естественного или искусственного экрана при условии, когда ни один из выявленных загрязнителей не выходит за пределы геохимического барьера с концентрацией выше ПДК как в период эксплуатации участка захоронения, так и после его консервации, когда может проявиться процесс десорбции.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Степанова, Нонна Юрьевна, Москва

1. Абрамец A.M. Массоперенос в природных дискретных системах.- Минск: 1992

2. Алексеенко В.А. Геохимические барьеры.- М: Логос, 2003,-с.143

3. Алтунина Г.С. Экология водного хозяйства.- 1994.- 226 с.

4. Апплби Л. Дж. Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде: Радиоэкология после Чернобыля // Л. Дж. Апплби, Л. Девелл, Ю.К. Мишра и др. // пер. с англ.,- М: Мир,1999,-с.511

5. Белицкий А.С. Охрана окружающей среды при подземном захоронении промстоков.-М:Недра, 1976.-230с.

6. Беляева Ю.Л. Влияние накопителей жидких радиоактивных отходов на окружающую среду: Диссертация кандидата геол.-мин. наук.- Волгоград, 2001

7. Бочевер Ф.М. Защита подземных вод от загрязнения.- М: Недра, 1979

8. Бочевер Ф.М., Гармонов И.В. Лебедев А.В., Шестаков В.М. Основы гидрогеологических расчетов.- М: Недра, 1969.- 368 с.

9. Букс И.И., Фомин С.А. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду.- М: МНЭПУ, 1999

10. Булатов В. Жидкие радиоактивные отходы в России: проблемы без конца. -Энергетика и безопасность, 1999

11. И. Бэр Я., Заславский Д. Физико-математические основы фильтрации воды.-1971

12. Вдовина Е.Д. Состояние и форма нахождения радионуклидов в жидких РАО.- Ташкент: ИЯФ, 1987, -с.7

13. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера.-М: Наука, 1994.-c.669

14. Вовк И.Ф. Научные основы захоронения радиоактивных отходов в геологические формации.- Киев: ИГФМ, 1990.- 53 с.

15. Водные ресурсы: мониторинг и охрана.- М: МГУ, 1999.- 101 с.

16. Воздействие глобальных изменений на биосферу //Под ред. Лаверова.- М: НПО «Алькор», 1995

17. Войнов Н.А. Основы научных исследований тепло- и массопереноса.-Красноярск: Сиб. Гос. Технол. Ун-т, 2002.- с.60

18. Гавич .К. Гидрогеодинамика.- М: Недра, 1988.- с.317

19. Гавич И.К. Основы гидрогеологии.- Новосибирск: Наука, 1984.- с.241

20. Гавич И.К., Фисун Н.В. Масштабные эффекты в экспериментальных исследованиях процессов массопереноса. // Современные проблемыгидрогеологии и гидрогеомеханики. Сб. докл. конференции.- СПб, 2002.- С. 45-54

21. Гаврилов В.П. Охрана водоемов. Состав, методы и схемы очистки вод.-Н.Новг.: 1995

22. Голованова О.В. Исследования гидрогеохимических трансформаций и миграции подземных вод для оценки их загрязнения.- М: ИРЦ Газпром, 1997.-с.42

23. Голованова О.В.Моделирование процессов геофильтрации и геомиграции в сложных природно-техногенных системах.- М: ИРЦ Газпром, 1996.- с.50

24. Гольдберг В.М. Подземное захоронение промышленных сточных вод // Н.П. Скворцов, Л.Г. Лукьяненкова//- М: Недра, 1994.- с.281

25. Гольдберг В.М. Практическое пособие по охране подземных вод.- М: Недра, 1995.-с. 152

26. Гольдберг В.М. Проницаемость и фильтрация в глинах // Н.П. Скворцов //М: Недра, 1986.- с.161

27. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения.- М: Недра, 1984.- 261 с.

28. Горбунов Н.И. Поглотительная способность почв и ее природа.- 1948

29. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1997 году». //Зеленый мир, №25, 1998,- С. 1-32

30. Гракович Л.П. Тепло- и массоперенос в пористых телах.- Минск: ИТМО, 1993.-с. 174

31. Григорьева И.Ю. Микростроение лессовых пород- М: МАИК, 2001

32. Данилов В.В., Угорец В.И. Способ определения гидродинамических параметров слоистой системы. // Тезисы докл. 1 Всесоюзн. съезда инж.-геологов, гидрогелогов и геокриологов.- Киев: Наукова думка, 1989.- С.55-57

33. Дэвис Мэри Берд Глубинное подземное хранилище во Франции?.-Энергетика и безопасность, 1999

34. Зверев В.Л. Роль подземных вод в миграции химических элементов.- М: Недра, 1982

35. Избавление биосферы от токсичных отходов.- Соликамск: 1995

36. Каймин Е.П. Исследования сорбции плутония, нептуния.- М: Радиохимия, Т.35, вып.3,4,1993

37. Калмыков С.Н. Миграция радионуклидов через геохимические барьеры: Диссертация канд. хим. наук.-М: 2000

38. Камбефор А. Инъекция грунтов.- М: Энергия, 1971

39. Касьянова Н.А. Экологические риски и геодинамика. -М: Науч. мир, 2003.-с.ЗЗО

40. Кац Дж., Сиборг Г., Морсс JI. Химия актиноидов, т.З, гл.14.- М: Мир, 1999

41. Кашеваров А.А. Математическое моделирование массопереноса в задачах взаимосвязи подземных и поверхностных вод: Диссертация докт. физ.-мат. наук, Новосибирск:2001

42. Кедровский О .Л. и др. Подземное захоронение радиоактивных отходов.- М: ЦНИИатоминформ, 1987.- 101 с.

43. Кедровский О.Л. Основные направления решения проблемы изоляции радиоактивных отходов в СССР.- М: атомная энергия, 198 8

44. Комарова Л.Ф. Сохранение природной среды и регулирование природопользования через систему лицензирования.- Алтайский гос. ун-т, 1995

45. Кононович А.Л. Экологические основы охраны водоемов от радиоактивного загрязнения.- М:1998.-с.74

46. Концепция обращения с радиоактивными отходами,-М: ИнформРАО, изд. ГОУР Минатома России, 2000

47. Коробова Н.Л. Круговорот веществ в биосфере.- Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова,2000.- с.112

48. Краткие научные основы рекомендуемых методов обращения с радиоактивными отходами.- М: Ордена Ленина Всесоюзный науч.-иссл. ин-т неорг. материалов им. акад. А.А. Бочвара, 1989

49. Кривохатский А.С. Проблема радиоактивных отходов.- Природа, №5,1989

50. Кулешова М.Л. Грунтовая толща как естественный геохимический барьер на пути миграции токсичных загрязнителей: Диссертация канд. геол.-мин. наук.-М:1993

51. Курносов, В.А., Никольский М.А., Федоров А.Л. и др. Оценка распространения радионуклидов в геологической формации при захоронении радиоактивных отходов.

52. М: ЦНИИинформ, 1988,- 20 с.

53. Лаверов Н.П., Омельченко Б.И., Величкин В.И. Геоэкологические аспекты проблемы захоронения радиоактивных отходов.- Геоэкология № 6,1994.

54. Ларичев Л.Н. Геолого-геохимические факторы безопасного захоронения радиоактивных отходов.- М: Моск. гос. горн, ун-т, 1999.- с.68

55. Леннемен У.Л. Системный анализ обращения с радиоактивными отходами. Обзор принципов принятия решения по низко- и средне-активным отходам.-Бюллетень МАГАТЭ, 29/1,1987

56. Липаева А.В., Удюшкин A.M. Геологические условия — основа безопасности захоронения радиоактивных отходов (на примере полигона НИИАР).- Литология и полезные ископаемые, 1997,5

57. Лукнер Я., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод.- М: Недра,1986.- с.207

58. Макхиджан А. Вопросы краткосрочного и среднесрочного обращения с высокорадиоактивными отходами в США.- Энергетика и безопасность, 1999,9

59. Мальчиков Г.Д. Радиоактивность и ее влияние на биосферу,- Самара: СГАУД997.- с.38

60. Международное законодательство по охране биосферы.- СПб: 1995

61. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах.1. М: Недра, 1986.- 187 с.

62. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. В 3-х тт. Монография.

63. М: Издательство Московского государственного горного университета, 2002

64. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы изучения загрязнения подземных вод радионуклидами, особенности описания процессов и примеры анализа загрязнения.// Экологические проблемы гидрогеологии. 8-е Толстихинские чтения. М-лы науч.-мет. конф., 1999

65. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ.- М: Недра, 1978.- 325 с.

66. Мишон В.М. Поверхностные воды Земли: ресурсы, использование, охрана. -Воронеж: Ворон, ун-т, 1996.- с.218

67. Неизвестнов Я.В. Гидрогеологические условия, благоприятные для сооружения могильников радиоактивных отходов.- М: 1999

68. Никифоров А.С. Техническая политика и обращение с радиоактивными отходами в СССР.- Теплоэнергетика, №8,1990

69. Онищенко Г.Г., Пожидаева Т.Я., Роговец А.И. О состоянии питьевого водоснабжения Российской Федерации // Здоровье населения и среда обитания (ежемесячный информац. бюллетень), №6,2000.- С. 7-9

70. Отчет НТС Минатома РФ, 2003

71. Пантелеева Т.Н. Системный подход при гидрогеологических изысканиях мест утилизации промышленных отходов. // Промышленное и гражданское строительство, №8, 1999.- С.37-38

72. Парфенов В.Ф. Устойчивое развитие магистральный путь России в XXI веке. // Эко-бюллетень, №7-8,1999.- С.28-29

73. Полянин А.Д. Справочник по точным решениям уравнений тепло- и массопереноса //А.В. Вязьмин, А.И. Журов, Д.А. Казенкин//.-М: Факториал, 1998.-c.367

74. Пособие по оценке воздействия на окружающую среду.- М: Б.и.,1992.-с.77

75. Принципы радиационной защиты при удалении твердых радиоактивных отходов. Под ред. А.А. Моисеева.- М: Энергоатомиздат, 1988.- 38 с.

76. Прогноз качества подземных вод в связи с их охраной от загрязнения. Под ред. А.А. Пантелеева.- М: Наука, 1978.- 208 с.

77. Радиоактивные отходы: оценка риска, минимизация образования, переаботка, захоронение.- Материалы международного семинара ЮНЕСКЭ/МАГАТЭ сент 1993 295-8/1139(40)

78. Рошаль А.А. Массоперенос в двухслойной пористой среде. // ПМТФ, №4, 1969

79. Рошаль А.А. Методы определения миграционных параметров.-1980

80. Румынии В.Г. Оценка влияния АПК на подземные воды и смежные природные объекты.- СПб: СПбГУ,2003 .-с.244

81. Румынии В.Г., Мироненко В.А. Опыт исследования процессов загрязнения подземных вод на участках приповерхностного складирования радиоактивных отходов.//Геоэкология, №5,199982 .Рыбальченко А.И., Пименов М.К. Глубинное захоронение жидких РАО.-М: 1994

82. С.Н. Смирнов Радиационная экология //П.П. Костин//.-М: ИздАТ, 1994.с.256

83. Сергеев В.И. Инженерно-геологические особенности создания противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений (на примере Высотной Асуанской Плотины) Диссертация кандидата геолого-минералогических наук.-1973

84. Сергеев В.И. Инженерно-геологические основы инъекционного закрепления грунтов: Диссертация доктора геолого-минералогических наук.-М: 1986

85. Сергеев В.И. Защита подземных вод от загрязнения в районах проектируемых и действующих хвостохранилищ.- М: МГУ, 1992

86. Сергеев В.И., Шимко Т.Г., Кулешова M.JL, Петрова Е.В., Степанова Н.Ю. Методика оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения в районах складирования отходов атомной промышленности// ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов. 2004.Вып.1 С.31-36

87. Синяков В.Н. Геоэкологические проблемы подземных и наземных накопителей жидких отходов.-М: НИА Природа,2001.-е. 153

88. Складирование радиоактивных отходов: мировой опыт и проблемы.-Бюллетень МАГАТЭ, 3 9/1,2001

89. Соболев И.А. Охрана окружающей среды при обезвреживании РАО.-М:Энергоатомиздат, 1989.-е. 166

90. Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Под ред. И.В. Краснопорской.- СПб: 1992

91. Степанова И.П. Опасности загрязнения пресных вод и основные способы защиты человека.- Коме, на Амуре: Изд. гос. техн. ун-та, 1998.-С.11493.'Тарасевич Ю.М. Природные сорбенты в процессах очистки воды.-1986

92. Теоретические и методологические гидрогеохимические основы управления качеством подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. // Геологическое изучение недр и водопользования. Экспересс-информация.- М: Инф.-изд. центр МПР РФ, №;, 1998.- С.26

93. Техническая мелиорация пород. Под ред. С.Д. Воронкевича.- М: МГУ, 1981.-342 с.

94. Титаева Н.А. Ядерная геохимия.- М: МГУ, 1992

95. Трапезников А.В. Радиоэкология пресноводных экосистем.-Екатеринбург,2001 .-с.426

96. Трофименко А.П. Информационный анализ состояния работ в мире пообращению с радиоактивными отходами.-1986

97. Трофимов В.Т. Экологическая геология //Д.Г. Зилинг/Л- М: Геоинформмарк, 2002.-c.414

98. Трофимов В.Т. Экологические функции литосферы//Д.Г. Зилинг, Т.А. Барабошкина//.- М: МГУ, 2000.-c.430

99. Факты и проблемы, связанные с захоронением радиоактивных отходов в морях, омывающих территорию Российской Федерации.- М: Администрация Президента Российской Федерации, 1993.- 108 с.

100. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров: пер. с англ. М: Мир, 1985.- 384 с.

101. Фрид Ж. Загрязнение подземных вод.- М: Недра, 1981.-c.304

102. Химия водных растворов ванадия. // Труды, гл. 1.,- Екатеренбург: Институт химии УО АН СССР, 1989.

103. Чечеткин Ю.В., Грачев А.Ф. Обращение с радиоактивными отходами.-Самара: Самарский Дом печати, 2000.- 248с.

104. Чоппин Г.П., Бонд А.Х.// Аналит. химия, т. 51, 1996.- С. 1240

105. Шестаков В.М. Основы гидрогеологических расчетов при фильтрации из хранилищ промстоков.- 1961

106. Шестаков В.М. Практикум по динамике подземных вод.- М: МГУ, 1969

107. Шестаков В.М., Веригин Н.Н. Методы расчета движения грунтовых вод в двухслойной среде//И.П. Кравченко, Р.С. Штенгелов//.-М:МГУ,1987.-с.222

108. Шестаков В.М., Лукнер Л. Моделирование геофильтрации.- 1976 Б76-9/572

109. Шишкин Ю.И. Адсорбционные свойства глин.- Якутск: 1986 286-48/157

110. Экологическая безопасность хранения радиоактивных отходов: Спец. вып. работ стипендиатов имен. науч. стипендий Губернатора Ленинградской обл. за 2000-2002 гг.,- Экологические вести №6,2003.- 57 с.

111. Экология. Очистка воды и загрязненного воздуха, переработка и хранение РАО, НПО «Поиск» 1991 291-29/272

112. Allard В., Kipatsi Н., Lilyenzin J.0.// Inorg. Nucl. v. 42, 1980.- P. 1015.

113. Choppin G.R., Allard В.: In Handbook on the Physics and Chemistry of the Actinides, A.M. Freeman and C. Keller (Eds.), North Holland Publishing, Amsterdam, 1984.

114. Choppin G.R., Bond A.H., Hromadka P.M.// Radioanal. Nucl. Chem., v.219, 1997.- P.203.

115. Choppin G.R., RizkallaE.N.: In Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. V. 18. , Chap. 128 Gachnider K.A., Eyring L., Choppin G.R. and Lander G.H.), North Holland Publishing, Amsterdam, 1994.

116. Choppin G.R., Stout B.E.//Chem. Britain, 1991, P.l 126.

117. Choppin G.R.// Less Common Met.,v.l26,1986.- P.3Q7.

118. Choppin G.R.//Radiochim. Acta, 1999.- P.43.

119. Choppin G.R.//Radiochim. Acta, v.32,1983.- P.43.

120. Dublyansky Y.V., Smirnov S.Z. Thermochronological evolution of calcite formation at the potential Yucca Mountain repository site, Nevada.- Novosibirsk: Publish House of SB RAS, 2003.- 43p.

121. International atomic energy agency. Technical report series №412. Scientific and technical basis for the near surface disposal of low and intermediate level wastes.- Vienna: IAEA, 2002.- 62p.

122. International atomic energy agency. Technical report series №413. Scientific and technical basis for geological disposal of radioactive wastes.- Vienna: IAEA, 2003.- 80 p.

123. Karalova Z.K., Lavrinovich E.A., Myasoedov B.F.//J. Rad.Nucl. Chem. 1992, v.59.- P.259.

124. Matrin F., Ripert M., ets.// Nucl. Materials, 2003,- P. 103.

125. McKinley, Ian G. The geological disposal of nuclear waste.- Wiley, 1987.-230p.

126. Nash K.L., Cleveland J.M., Rees T.F.// Environ. Radioact., v.7,1988.- P.131.

127. Poinssot, C.; Baeyens, В.; Bradbury, M. H. (Waste Management Lab., Paul Scherrer Inst., Villigen CH-5232, Switz.), PSI-Ber., 99-06,1999.-P. 1-61.

128. W. Xiangke, D. Wenming, G. Yingchun, W. Changhui, T. Zuyi // Radioanal. Nucl. Chem., v.250, 2001.- P. 267.

Информация о работе

Степанова, Нонна Юрьевна
кандидата технических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.36

Диссертация

Защита подземных вод от загрязнения в районах захоронения радиоактивных отходов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы