Способ дезактивации зараженных радионуклидами природных и техногенных объектов

 

Изобретение относится к дезактивации природных и техногенных объектов в районах загрязнения радионуклидами в результате аварий АЭС, на предприятиях атомной промышленности. Сущность изобретения: способ дезактивации заключается в том, что зараженные радионуклидами объекты обрабатывают природными водами гумидных климатических поясов, содержащих фульвокислоты в количестве не менее 60 мг/л и pH 3,5-6,5. Радионуклиды из отработанных природных вод извлекают любым известным методом. Достигаемый результат - повышение эффективности очистки объектов, упрощение технологий очистки, удешевление способа дезактивации. 2 ил.

Изобретение относится к дезактивации природных и техногенных объектов в районах загрязнения радионуклидами в результате аварий АЭС, на предприятиях атомной промышленности.

Известны способы очистки грунта и почвы от радионуклидных загрязнителей путем срезания верхнего слоя почвы и последующего его захоронения [1] путем глубокой вспашки почвы и захоронения поверхностного слоя на глубину 70 см, недоступную растениям (данная технология была применена при ликвидации последствий Кыштымской катастрофы) [2] выращивание на загрязненном участке территории живых организмов, усваивающих и накапливающих загрязняющие вещества и переработки продукции их деятельности анаэробными бактериями [3] рекультивации почв, включающий бурение с поверхности скважин, изоляцию загрязненных зон нагнетанием раствора цеолита с добавкой вяжущего, а снижение содержания радионуклидов проводят путем химической обработки верхнего слоя почв с одновременным контролем за состоянием грунта и почвы [4] Дезактивацию почв, зараженных преимущественно радиоактивным цезием, проводят внесением калийного удобрения в почву для перевода радионуклидов в труднодоступную форму [5] Очистку окружающей среды от радионуклидов проводят также с помощью растений, поглощающих радионуклиды, например, посадкой амурского пробконоса, широколиственных ореховоплодных растений (меньчжурский орех), плоды которых собирают, сжигают, а золу захоранивают [6] Все перечисленные выше способы дезактивации природных объектов многостадийные, трудоемкие, дорогостоящие и продолжительны по времени.

Известен способ дезактивации зараженных радиоактивными веществами металлических поверхностей, включающий обработку последних водным раствором окислителя (перекиси водорода) и далее раствором фтороборной кислоты (или одновременно с ней) [7] Известный способ не может быть применен широко для природных и техногенных объектов вследствие необходимости использования больших количеств вышеуказанных растворов, что делает его нерентабельным.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ дезактивации природных и техногенных объектов путем обработки (орошения) их раствором гумусовых веществ [8] Гумусовый препарат получают обработкой экстракта из торфа щелочными растворами с последующим его окислением. В состав раствора в основном входит гуминовая кислота 80-85 а также полифенолы, фульвокислоты и минеральные вещества.

Недостатком способа является его неэффективность, поскольку присутствующие в растворах полифенолы снижают степень сорбции гуминовыми кислотами радионуклидов. Кроме того, приготовление водного раствора гумусовых веществ из торфа является трудоемкой операцией.

Задачей изобретения является повышение эффективности растворения радионуклидов с одновременным упрощением и удешевление способа дезактивации.

Указанная задача решается тем, что в способе дезактивации зараженных радионуклидами природных и техногенных объектов, включающем обработку объектов водой, содержащей кислоты гумусового типа, с последующим удалением из растворов радионуклидных загрязнителей обработку ведут природными водами гумидных климатических поясов, содержащими фульвокислоты не менее 60 мг/л с pH 3,5-6,5.

На фиг. 1 показана зависимость растворимости гидроксида церия (III), меченного ¹¹⁴Ce, от концентрации в растворе фульвокислот и pH; на фиг.2 показана зависимость растворимости водного оксида рутения (IV), меченного ¹⁰⁶Ru, от концентрации фульвокислот.

Указанные параметры концентрации фульвокислот и рН соответствуют параметрам природных вод гумидных климатических поясов, ранее для целей дезактивации не использовавшихся.

Такие воды имеют окраску крепкого чая, широко распространенны в областях России с гумидными климатом и в среднем содержат в мг/л: Фульвокислоты 5,6-134,0 Na⁺ 1,8-2,5 K⁺ 1,2-2,5 Ca⁺⁺ 4,7-11,4 Mg⁺⁺ 2,0-7,9
SO₄^-- 1,0-21,1
Cl^- 0,7-6,1
pH 3,5-6,5
Пригодные для дезактивации воды, содержащие из гумусовых веществ в основном фульвокислоты (поскольку они легко растворимы в воде), есть во многих районах: в тундровых и таежных низменностях типа полесий Русской равнины и Западной Сибири. Речные, озерные и частично грунтовые воды с фульвокислоты диагностируются по своей окраске крепкого чая (отсюда Черное озеро, Мещера, Черная речка С.-Петербург и др.). В мерзлотных районах такие речные воды возможны и в горных условиях, например река Амалат на Витимском нагорье. Для конкретных районов диагностика возможна в результате обычных маршрутных исследований, ланшафтно-геохимического картирования, аэрофотометодами, дешифрированием аэрофотоснимков.

Пример. Берут металлическую пластину с поверхностью 10 х 10 см, зараженную радионуклидом ¹⁴⁴Ce с весовым содержанием 0,34 мг церия на 1 дм² и интенсивностью счета γ излучения ¹⁴⁴Ce (E 133 КЭВ) 200 имп/с, измеренной на полупроводниковом германиевом детекторе. Помещают во фторопластовый стакан и обрабатывают 1 л природной воды с содержанием фульвокислоты 60 мг/л кислотностью pH 4,3 (фиг. 1). Далее пластину промывают водопроводной водой и проводят измерение на детекторе. Процедуру повторяют трижды. После чего получают на пластине фоновую интенсивность счета, равную 0,16 имп/с, что соответствует ПДК.

Растворимые соединения радионуклидов с фульвокислотой вместе с водой обрабатывают любым из известных способов, обеспечивающим удаление радионуклидных загрязнителей, в частности, добавлением сульфата аммония и сульфата или хлорида железа, повышением pH до 8-9 путем введения щелочей и удаления осадка радионуклидов. Осадок подвергают захоронению. В результате обработки удаляется 95 радионуклидов.

Способ можно использовать при дезактивации любых природных и техногенных объектов при наличии рядом с ними источников вод с фульвокислотами (озерная, речная, болотная вода). Воду насосами подают на поверхность загрязненного объекта. Контроль за степенью очистки объектов осуществляют радиометрически.

Эффективность растворения радионуклидов в водах, содержащих фульвокислоты, показана экспериментально на модельных растворах, содержащих небольшое количество фульвокислот до 10 мг/л (фиг.1) и большое количество фульвокислот до 2200 мг/л (фиг.2).

Как показано на графиках, уже при незначительной концентрации фульвокислоты в воде (фиг.2) и при концентрациях фульвокислот, характерных для природных вод (фиг.1), радионуклиды, соответственно ¹⁰⁶Ru и ¹⁴⁴Ce, вклад каждого из которых в суммарную активность долгоживущих изотопов составляет 25-30 а также ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, растворяющихся в обычных водах, на 80% переходят в раствор.

При увеличении концентрации и кислотности фульвокислот время обработки техногенных и природных объектов уменьшается, уменьшается также объем расходуемой воды. Обработку техногенных объектов повторяют до тех пор, пока концентрация загрязнений на дезактивируемом объекте не достигнет предельно допустимых или заданных значений.

Таким образом, использование широкодоступных природных вод гуминовых климатических поясов природного растворителя радионуклидов позволяет эффективно и экономично производить дезактивацию природных и техногенных объектов.

Источники информации
1. Патент России N 2008734, кл. G 21 F 9/34, опубл.1994.

2. Романов Г. Н. и др. Восстановление хозяйственной деятельности. - Природа, 1990 г. N 5, с.67-72.

3. Патент России N 2010366, кл. G 21 F 9/18, опубл.1994.

4. Патент России N 2028016, кл. G 21 F 9/24, опубл.1995.

5. Гулякин И. В. и Юдинцев Е.В. Сельскохозяйственная радиогеология. М. Колос, 1973 г, с.221-222.

6. Патент России N 1771534, кл. G 21 F 9/18, опубл.1992.

7. Патент России N 2029400, кл. G 21 F 9/00, опубл.1995.

8. Лиштван И.И. Шенец А.В. Смеловский В.Е. Результаты заводской технологии дезактивации с применением гумусовых препаратов. Тезисы доклада межгосударственной конференции "Химия радионуклидов и металл-ионов в природных объектах" Минск, 1992, с.94-95.

Формула изобретения

Способ дезактивации зараженных радионуклидами природных и техногенных объектов, включающий обработку объектов водой, содержащей кислоты гумусового типа, с последующим удалением из растворов радионуклидных загрязнителей, отличающийся тем, что обработку ведут природными водами гумидных климатических поясов, содержащими фульвокислоты в количестве не менее 60 мг/л и рН 3,5 - 6,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2