Б. Г. Шабалін, К. К. Ярошенко, С. П. Бугера
ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища Національної академії наук України»,
просп. Академіка Палладіна, 34а, Київ, 03142, Україна
DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.21.2.8
Анотація
Головною особливістю бентонітових глин є висока сорбційна здатність щодо різних радіонуклідів. У статичному режимі проведено дослідження кінетики сорбції 137Cs природними і промислово-модифікованими содою (ПБА-20) зразками бентонітових глин Черкаського родовища бентонітових і палигорськітових глин з модельних розчинів ґрунтових вод сховищ захоронення радіоактивних відходів комплексу виробництв «Вектор» за різних рН і мінералізації розчину. Десорбцію сорбованих зразків вивчали в дистильованій воді й ацетатно-амонійному буферному розчині. Значення ступеня сорбції (S) для 137Cs на модифікованих зразках перевищує 90%, для природного бентоніту цей показник нижчий (близько 83–85%). На обох різновидах бентоніту зі збільшенням часу їхнього контакту з водним розчином і рН відбувається перерозподіл водорозчинної, іонообмінної та фіксованої форм радіонукліда, а частка останніх, які не беруть участі в процесах міграції, збільшується, що вказує на спроможність бентонітів тривалий час ефективно іммобілізувати радіонукліди. Показано, що Na-модифікований бентоніт має більшу частку сорбції в іонообмінну та фіксовану форми в порівнянні з природним бентонітом і під час його застосування збільшується вірогідність необоротної фіксації мігруючих радіонуклідів за неоптимальних умов сорбції (високі рН (>11) вод після тривалого контакту з цементно-бетонними компонентами системи інженерних бар’єрів), і таким чином підвищується екологічна безпека сховища. Показано, що бентонітові глини Черкаського родовища можуть бути ефективним матеріалом для створення протиміграційних бар’єрів I і II черг поверхневих/приповерхневих сховищ для захоронення радіоактивних відходів у комплексі виробництв «Вектор». Водночас питання практичного застосування бентонітових глин Черкаського родовища для точних прогнозів убезпечення захоронення радіоактивних відходів чорнобильського походження вимагає подальшого вивчення сорбційно-десорбційних характеристик бентонітової глини до інших продуктів поділу та актинідів.
Ключові слова: сховища для захоронення радіоактивних відходів, бентоніт, Черкаське родовище, сорбція, десорбція, цезій
Список використаної літератури
1. Чернобыльская катастрофа / под ред. В. Г. Барьяхтара. — Киев : Наукова думка, 1995. — 368 с.
2. Tuutti K. Corrosion of Steel in Concrete / K. Tuutti. — Swedish Cement and Concrete Research Institute, 1982. — 473 р.
3. Шабалін Б. Г. Перспективи використання природних смектитових глин України для створення геологічного сховища радіоактивних відходів / Б. Г. Шабалін, О. М. Лавриненко, П. О. Косоруков, С. П. Бугера // Мінерал. журнал. — 2018. — Т. 40, № 4. — С. 65–78.
4. Шабалін Б. Г. Перспективи застосування бентонітової сировини і матеріалів на її основі в атомній енергетиці України для підвищення екологічної безпеки під час поводження з радіоактивними відходами / Б. Г. Шабалін // Екологічна безпека та технології захисту довкілля. — 2019. — № 1. — С. 60–69.
5. Ольховик Ю. О. Щодо застосування глинистих порід для убезпечення ізоляції радіоактивних відходів на комплексі «ВЕКТОР» / Ю. О. Ольховик, Б. Г. Шабалін // Екологічна безпека та технології захисту довкілля. — 2019. — № 1. — С. 45–51.
6. Свойства бентонитов как материалов для создания сорбционных барьеров / М. Л. Кулешова, Н. Н. Данченко, В. И. Сергеев, Т. Г. Шимко // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. — 2014. — № 5. — С. 87–95.
7. Дриц В. А. Глинистые минералы: смектиты, смешанослойные образования / В. А. Дриц, А. Г. Коссовская. — Москва: Наука, 1990. — 214 с.
8. Ходикіна М. О. Формування гетероструктур в системі неорганічний носій-нативний ферментний препарат оксиредуктаз: дис. на здобуття наук. ступеня канд. хім. наук: спец. 02.00.04 — фізична хімія / М. О. Ходикіна. — Київ, 2017. — 136 c.
9. Пилипенко І. В. Синтез і сорбційні властивості монтморилоніту інтеркальованого полігідроксокомплексами алюмінію і титану / І. В. Пилипенко, І. А. Ковальчук, Б. Ю. Корнілович // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2015. — Т. 6, № 3. — С. 336–342.
10. Shestopalov V. М. Report on scientific and research works. Development of filtration and hydrochemical model. Agreement No. 4967–98-S016 / V. М. Shestopalov. — Scientific and Research Centre. — 1999.
11. Yildiz B. The sorption behavior of Cs + ion on clay minerals and zeolite in radioactive waste management: kinetics and thermodynamics / B. Yildiz, H. N. Erten, M. Kiş // J. Radioanal. Nucl. Chem. — 2011. — Vol. 288. — P. 475–483.
12. Тарасевич Ю. И. Строение и химия поверхности слоистых силикатов / Ю. И. Тарасевич. — Київ: Наукова думка, 1988. — 248 с.
13. Essington M. E. Soil and Water Chemistry / M. E. Essington. — New York: CRC Press. — 2004. — 534 p.
14. Гончарук В. Роль хімічних форм радіонуклідів у прогнозуванні їхньої поведінки в довкіллі / В. Гончарук, Г. Пшинко // Вісн. НАН України. — 2011. — № 10. — С. 3–17.
15. Radiocesium interaction with clay minerals: Theory and simulation advances Post–Fukushima / M. Okumura, S. Kerisitb, I. C. Bourgc [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. — 2018. — Vol. 189. — P. 135–145.
16. Коноплев А. В. Определение характеристик равновесной селективной сорбции радиоцезия почвами и донными отложениями / А. В. Коноплев, И. В. Коноплева // Геохимия. — 1999. — № 2. — С. 207–214.
17. Сорбция Sr-90 и Cs-137 на монокатионных формах бентонита Таганского месторождения / А. В. Макаров, В. О. Жаркова, Я. Ю. Ершова [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. — 2017. — Т. XXXI, № 10. — С. 16–18.
18. Свойства бентонитов как материалов для создания сорбционных барьеров / М. Л. Кулешова, Н. Н. Данченко, В. И. Сергеев, Т. Г. Шимко // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. — 2014. — № 5. — С. 87–95.
19. Дубинин М. М. К проблемам поверхности и пористости адсорбентов / М. М. Дубинин // Известия АН СССР. Сер.: Химия. — 1974. — № 3. — С. 996–1001.
20. Тарасевич Ю. И. Адсорбция на глинистых минералах / Ю. И. Тарасевич, Ф. Д. Овчаренко. — Киев : Наукова думка, 1975. — 352 с.
21. Петрушка І. М. Характеристика розподілу діаметра пор природних і модифікованих сорбентів / І. М. Петрушка, О. Д. Тарасович, К. І. Петрушка // Науковий вісник НЛТУ України. — 2013. — Вип. 23. № 7. — С. 102–106.
22. Гончарук В. Роль хімічних форм радіонуклідів у прогнозуванні їхньої поведінки в довкіллі / В. Гончарук, Г. Пшинко // Вісн. НАН України. — 2011. — № 10. — С. 3–17.
23. Давыдов Ю. П. О формах нахождения радионуклидов в почвах, загрязненных в результате аварии на Чернобыльской АЭС / Ю. П. Давыдов, Н. И. Вороник, Н. Н. Шатило, Д. Ю. Давыдов // Радиохимия. — 2002. — Т. 44, № 3. — С. 285–288.
24. Сабодина М. Н. Закономерности поведения радионуклидов при создании техногенногеохимического барьера на основе глин: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. хим. наук: спец. 02.00.14 — Радиохимия / М. Н. Сабодина. — Москва, 2008. — 27 с.
25. Lima E. J. Modification of the structure of natural bentonite and study on the sorption of Cs+ / E. J. Lima, Р. Bosch, S. Bulbulian // J. Radioanal. Nucl. Chem. — 1998. — Vol. 237, Nо. 1–2. — P. 41–45.
26. Бондаренко Г. Н. Кинетика формообразования радионуклидов в почвах как ключевой фактор прогнозирования экологического состояния природной среды / Г. Н. Бондаренко, Л. В. Кононенко, И. Л. Колябина. — Киев : Наукова думка, 2014. — 204 с.
27. Laine H. Long-Term Stability of Bentonite. A Literature Review / H. Laine, Р. Karttunen. — POSIVA. Working Report. 2010–53. — 132 р.
28. Neff D. Preservation of historical buildings: understanding of corrosion mechanisms of metallic rebars in concrete / D. Neff, M. V. Elisabeth, V. l’Hostis [et al.] // Proceedings of “Metal 2007” ICOM–CC. Vol. 4. “Study and conservation of composite artefacts”. — 2008. — Р. 30–35.
29. 14th Natural Analogue Working Group Workshop (NAWG14). Abstract Book. — Olkiluoto, Finland, June 9–11. — 2015. — 169 p.
Якщо стаття прийнята до друку в журналі «Ядерна енергетика та довкілля», автор має підписати угоду про передачу авторських прав. Угода надсилається на поштову (оригінал) або електронну адресу (сканована копія) Редакції журналу.
Всі матеріали поширюються на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.