ИСТИНА

Начавшийся вывод из эксплуатации объектов ЯТЦ способствовал развитию работ по сооружению разных типов защитных барьеров. Достаточно сложным является сооружение защитных барьеров для хранилищ твердых отходов без извлечения из них РАО. Ранее рассматривался вариант сооружения барьера с использование глинистого раствора, жидкой фазой в котором является вода. Основной недостаток такого способа – образование свободной воды при седиментации глинистых частиц, т.е. появление вторичных отходов и необходимость их извлечения из хранилища. В 2015 году была разработана технологии создания внутреннего самоотверждающегося барьера, которая была опробирована на лабораторных макетах. Проводились исследования сорбционных свойств барьерных материалов. Для данного типа барьеров барьерный материал представляет собой суспензию, содержащую природный или техногенно обработанный глиноматериал и гелеобразующую композицию (жидкое стекло, аква-аурат 30, щавелевая кислота, фосфорнокислый натрий). Из лабораторных макетов, в которых формировались монолиты на основе Корниловской, Копыловской глин и глинопорошка ПИК (смесь каолина, бентонита и вермикулита), с находящимися в них образцами облученного графита, извлекли керны барьерных материалов и оценили содержание в них радионуклидов. В образцах кернов, извлеченных через 2 месяца после формирования монолитов, удельная активность 137Cs не превышала 0,2 Бк/г и 60Со – 0,3 Бк/г (здесь и далее Бк на грамм глины). Содержание других радионуклидов ниже предела обнаружения во всех исследованных образцах. Через год в 2016 году были повторно извлечены керны из лабораторных макетов. Максимальное содержание радионуклидов в барьерном материале на основе Копыловской глины составляло (Бк/г): 0,02-1,11 60Со; 0,05-0,43 137Cs; <0,01-1,07 241Am. В монолите, на основе глинопорошка ПИК, содержание цезия и кобальта ниже, максимальное значение не превышает 0,1-0,2 Бк/г. Содержание стронция, америция, изотопов плутония и урана ниже предела обнаружения (<0,01 Бк/г). Было показано, что взаимодействие с гелеобразующим раствором при формировании барьера не ухудшает сорбционные свойства глин. Присутствие в гелеобразующем растворе фосфатной добавки (сорбент для актинидов) дополнительно повышает противомиграционные свойства барьерного материала. Оценено содержание форм нахождения радионуклидов в барьерном материале и их перераспределение во времени. Установлено, что как в Корниловской глине, так и в глинопорошке ПИК, происходит перераспределение форм нахождения радионуклидов в сторону повышения доли прочнофиксированных форм разных по химическим свойствам радионуклидов, что будет способствовать повышению противомиграционных свойств барьерного материала. На основании результатов электронномикроскопических исследований показано, что присутствие Хакасского бентонита природного (неактивированного) в смеси с Компановским каолином приводит к агрегированию глинистых частиц и связыванию частиц монтмориллонита с образующимися агрегатами. Такие образования будут приводить к повышению противофильтрационных свойств барьерного материала. Экспериментально высокие противофильтрационные свойства барьерного материала подтверждаются отсутствием фильтрации в лабораторном макете через монолит при нахождении на его поверхности слоя воды толщиной 4 см, в течение года наблюдений. В 2016 году технология сооружения барьера (глина ПИК и гелеобразующая композиция ЩАС) была проверена на укрупненном пилотном макете и подтверждена возможность сооружения внутреннего барьера в условиях, близких к существующим в хранилище, хаотично заполненном ТРО. В образцах, извлеченных из макета, после формирования монолита на основе глины ПИК, оценено содержание радионуклидов 60Со, 137Cs и 241Am в кернах, отобранных вблизи корзины с графитовыми РАО. Распределение цезия и кобальта по высоте корзины неравномерное. Присутствие радионуклидов зафиксировано только в образцах керна, прилегающего к корзине с РАО. Максимальные значения получены на уровне, соответствующем верхней и самой нижней частям корзины: 0,05 Бк/г для 137Cs и 0,03 Бк/г для 60Со. Америций ни в одной из исследованных проб не обнаружен. В некоторых пробах присутствовал уран в следовых количествах. Можно предположить, что сорбционная емкость глины ПИК, находящейся в корзине с РАО в секции пилотного макета, достаточна для предотвращения распространения радионуклидов в объеме макета. Возможно, что на распространение радионуклидов влияют низкие фильтрационные свойства глины ПИК. Технология сооружения внутреннего самоотверждающегося барьера безопасности испытана для создания противофильтрационных и противомиграционных барьеров в хранилищах, размещенных в геологической среде. В зависимости от условий размещения хранилища (геолого-геохимические условия), типа хранилища и свойств находящихся в нем твердых РАО, должен уточняться состав барьерного материала и технология его сооружения. Такой барьер может рассматриваться как один из барьеров в многобарьерной системе, сооружаемой при захоронении РАО.