Водоем-хранилище промышленных отходов с радиоактивными изотопами стронций-90 и цезий-137

 

Изобретение относится к емкостям-хранилищам жидких промышленных отходов, содержащих радионуклиды стронция и цезия в естественных грунтах, и может быть использовано для сооружения системы техногенных геохимических барьеров, которые очищают воду от радионуклидов. Техническим результатом изобретения является сооружение простой, надежной конструкции емкости-хранилища жидких промышленных отходов с радионуклидами стронций-90 и цезий-137 в естественных рыхлых грунтах, в котором происходит самоочищение воды от радиоактивных изотопов. Поставленная задача решается с помощью хранилища для промышленных отходов, загрязненных изотопами стронция и цезия, выполненного в виде котлована с размещенным на его стенках и дне слоем глины. Отличительная особенность хранилища состоит в том, что в качестве глины используют слой монтмориллонитовой глины, на котором размещены слой золы с порошком бурого железняка и слой щебенки гипса с известняковой щебенкой, причем водоем-хранилище содержит харовые водоросли, рдест и рогоз. При этом компоненты двухкомпонентных изоляционных слоев взяты в соотношении 1 : 1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к емкостям-хранилищам жидких промышленных отходов, содержащих радионуклиды стронция и цезия в естественных грунтах и может быть использовано для сооружения системы техногенных геохимических барьеров, которые очищают воду от радионуклидов.

Известен способ предотвращения загрязнения среды токсичными и радиоактивными металлами, при котором первоначально определяется местоположение и направление потока миграции тяжелых, токсичных или радиоактивных металлов в форме устойчивых комплексов в массиве пород. Затем на его пути укладывают последовательно буферный слой из сульфидов и барьер из гранулированных мелкодисперсных глин. (Пат. РФ N 2075125, МПК G 21 F 9/20, 10.03.97). В качестве прототипа взят водоем-хранилище жидких промышленных отходов с радиоактивными изотопами стронций-90 и цезий-137 (Соболев И.А. и др. "Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах", Энергоатомиздат, 1983. С. 75- 77).

Недостатком прототипа является сложность и недостаточная надежность конструкции емкости-хранилища.

Задачей изобретения является сооружение простой, надежной конструкции емкости-хранилища жидких промышленных отходов с радионуклидами: стронций-90 и цезий-137 в естественных рыхлых грунтах, в котором происходит самоочищение воды от радиоактивных изотопов.

Поставленная задача решается с помощью хранилища для промышленных отходов, загрязненных изотопами стронция и цезия, выполненного в виде котлована с размещенным на его стенках и дне слоем глины.

Отличительная особенность хранилища состоит в том, что в качестве глины используют слой монтмориллонитовой глины, на котором размещены слой золы с гетитом, т.е. порошком бурого железняка, и слой щебенки гипса с известняковой щебенкой, причем водоем-хранилище содержит харовые водоросли, рдест и рогоз. При этом компоненты двухкомпонентных изоляционных слоев взяты в соотношении 1:1.

На чертеже представлен поперечный разрез хранилища для жидких промышленных отходов с радионуклидами стронция и цезия.

Хранилище выполнено в виде котлована в рыхлом грунте 1. Многослойная изоляция стенок и дна состоит: из слоя 2 - монтмориллонитовая глина, слоя 3 - механической смеси золы с порошком бурого железняка в соотношении 1:1, слоя 4 - механической смеси щебенки гипса с известняковой щебенкой при соотношении 1:1. В хранилище размещены жидкие отходы 5, загрязненные радиоактивными изотопами стронция и цезия. Борта хранилища окружены отсекающей грунтовой обваловкой 6. Водоем-хранилище содержит харовые водоросли, рдест и рогоз 7.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в хранилище создается сложная система техногенных геохимических барьеров. Система геохимических барьеров состоит из слоев разного состава и разной структуры, которые укладываются в следующей последовательности.

На дно котлована и стенки его укладывается слой монтмориллонитовой глины 2, который выполняет функцию сорбционного геохимического барьера, который задерживает ионы стронция и цезия и, тем самым, очищает инфильтрационный поток от радионуклидов.

Затем насыпается слой 3 золы с порошком бурого железняка или красного шлама (отход глиноземного производства) в соотношении 1:1. Смесь многофункциональна: она создает щелочной геохимический барьер, на котором коагулируют содержащие стронций и цезий фульвиновые комплексы. Он выполняет задачу и сорбционного геохимического барьера, на котором задерживаются катионы стронция-90 и цезия-137.

На смесь 3 укладывается механическая смесь 4 из щебенки гипса с известняковой щебенкой в соотношении 1:1.

Далее на слой 4 наливаются жидкие отходы 5, загрязненные изотопами стронций-90 и цезий-137. В водоеме-хранилище разводятся харовые водоросли, рдест и рогоз 7.

Самоочищение водной среды в хранилище начинается в толще воды, где водные растения рдест и рогоз будут извлекать из раствора ион Cs⁺, а харовые водоросли - ионы стронция и накапливать их на фитогенном геохимическом барьере в тканях растений.

Осенью растительная масса собирается и хранится в специальных хранилищах (могильниках).

Ионы Sr²⁺, не захваченные фитогенным барьером, высаливаются из раствора на сульфатном геохимическом барьере и осаждаются на дне водоема в виде мельчайших кристалликов целестина (SrSO₄). Ионы SO₄^2- для высаливания Sr²⁺ поступают в раствор при растворении гипса (CaSO₄ · 2H₂O), который в виде щебенки составляет слой 4.

Часть ионов Sr²⁺ и Cs⁺ с органическим веществом образуют растворимые Sr-фульвиновые и Cs-фульвиновые комплексы, которые коагулируют и осаждаются в виде гидрогелей на щелочном геохимическом барьере в слое 3, где щелочную среду создает в слое 3 зола.

Остальная, незначительная часть катионов Sr²⁺ и Cs⁺ задерживается на сорбционном геохимическом барьере в слое 3 - на частицах бурого железняка или красного шлама, и в слое 2 - на частицах монтмориллонитовой глины.

В итоге система техногенных геохимических барьеров созданных в водоеме-хранилище, очищает водные растворы от радионуклидов стронция-90 и цезия-137.

Формула изобретения

1. Водоем-хранилище жидких промышленных отходов с радиоактивными изотопами стронций-90 и цезий-137, выполненное в виде емкости с многослойной изоляцией стенок и дна, отличающееся тем, что изоляция содержит последовательно размещенные слой монтмориллонитовой глины, слой золы с порошком бурого железняка и слой щебенки гипса и известняковой щебенки, причем водоем-хранилище содержит харовые водоросли, рдест и рогоз.

2. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что каждый двухкомпонентный слой содержит ингредиенты в соотношении 1:1.

РИСУНКИ

Рисунок 1