RU2168223C2 - Method for preventing pollution of environment by toxic and radioactive materials - Google Patents
Method for preventing pollution of environment by toxic and radioactive materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168223C2 RU2168223C2 RU99110800/06A RU99110800A RU2168223C2 RU 2168223 C2 RU2168223 C2 RU 2168223C2 RU 99110800/06 A RU99110800/06 A RU 99110800/06A RU 99110800 A RU99110800 A RU 99110800A RU 2168223 C2 RU2168223 C2 RU 2168223C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- layer
- sand
- hydrophobized
- tar
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для обеззараживания радиоактивно загрязненных территорий. The invention relates to the protection of the environment and can be used to disinfect radioactively contaminated territories.
Одной из проблем радиохимической промышленности является утилизация радиоактивных отходов, получаемых при переработке облученного ядерного горючего. В настоящее время радиоактивные отходы направляют на подземное захоронение, либо отверждают и хранят в геологических формациях, либо хранят в наземных хранилищах (естественных или искусственных). Главной задачей всех существующих методов является предотвращение их попадания в окружающую среду. One of the problems of the radiochemical industry is the disposal of radioactive waste from the reprocessing of irradiated nuclear fuel. Currently, radioactive waste is sent to underground burial, either solidified and stored in geological formations, or stored in ground storage (natural or artificial). The main objective of all existing methods is to prevent their ingress into the environment.
Известен способ предотвращения загрязнения среды токсичными и радиоактивными металлами, который включает формирование техногенных геохимических барьеров на пути миграционных потоков металлоносных вод [1]. В этом способе первоначально проводят исследование местонахождения и направления миграции загрязненных карбонатных ураноносных вод. Затем на пути миграционного потока, укладывают последовательно буферный слой (преимущественно сульфидов) и барьер из гранулированных мелкодисперсных глин. A known method of preventing environmental pollution by toxic and radioactive metals, which includes the formation of technogenic geochemical barriers to the migration flows of metal-bearing water [1]. In this method, a study is initially conducted of the location and direction of migration of contaminated carbonate uranium-bearing waters. Then, in the path of the migration flow, a buffer layer (mainly sulfides) and a barrier of granular fine clays are laid sequentially.
Недостатком известного способа является то, что в нем не исключается фильтрация техногенных растворов через сорбционный барьер. В первый момент очистка техногенных растворов от загрязняющих веществ может быть достаточной, но со временем из-за того, что фильтрационный барьер имеет определенную сорбционную и химическую емкость, через барьер будет проходить неочищенный техногенный раствор, и цель не будет достигнута. The disadvantage of this method is that it does not exclude the filtration of man-made solutions through the sorption barrier. At the first moment, the cleaning of technogenic solutions from contaminants may be sufficient, but over time, due to the fact that the filtration barrier has a certain sorption and chemical capacity, an unpurified technogenic solution will pass through the barrier, and the goal will not be achieved.
Известен также способ локализации техногенного металла, который заключается в создании на пути его миграции с поверхностными водами геохимического барьера с целью предотвращения его попадания в водоемы поверхностного стока. Геохимический барьер создают на границе участка, обрабатываемого металлсодержащими химикатами, с помощью карбоната кальция и песка [2]. There is also a known method of localizing anthropogenic metal, which consists in creating a geochemical barrier in the path of its migration with surface waters in order to prevent its entry into surface water bodies. A geochemical barrier is created at the boundary of the site treated with metal-containing chemicals using calcium carbonate and sand [2].
Недостатком известного способа, так же как и в первом случае, является фильтрация техногенных растворов через геохимический барьер. The disadvantage of this method, as in the first case, is the filtration of technogenic solutions through a geochemical barrier.
Известен также способ локализации радиоактивных отходов, заключающийся в том, что в искусственно созданных бассейнах создается глиняный экран с защитным слоем из песка и супеси для предотвращения попадания радиоактивных элементов в водоносные потоки [3]. В этих бассейнах отходы находятся в виде гетерогенной фазы. Пульпы представляют собой смесь гидроксидов алюминия, никеля, железа, марганца и хрома, а также оксидов кремния. Декантаты бассейнов представляют собой щелочные растворы, основной солевой фон которых создается нитратом натрия. Основными продуктами деления в накопленных отходах являются Sr-90 и Cs-137. Вклад остальных радионуклидов (цирконий, ниобий, рутений, редкоземельные элементы) на 2-3 порядка ниже. Радионуклиды соосаждаются на гидроокисных осадках и накапливаются в донной части хранилищ. Глиняный экран и пригрузочный слой из песка надежно изолируют водоносный горизонт от попадания в него радионуклидов. There is also known a method for the localization of radioactive waste, which consists in the fact that in the artificially created pools a clay screen is created with a protective layer of sand and sandy loam to prevent the ingress of radioactive elements into aquifers [3]. In these basins, the waste is in the form of a heterogeneous phase. Pulps are a mixture of hydroxides of aluminum, nickel, iron, manganese and chromium, as well as silicon oxides. Pool decantates are alkaline solutions, the main salt background of which is created by sodium nitrate. The main fission products in the accumulated waste are Sr-90 and Cs-137. The contribution of the remaining radionuclides (zirconium, niobium, ruthenium, rare earth elements) is 2-3 orders of magnitude lower. Radionuclides are coprecipitated on hydroxide sediments and accumulate in the bottom of the storage. A clay screen and a loading layer of sand reliably isolate the aquifer from the ingress of radionuclides.
Недостатком известного способа является то, что открытая поверхность является источником поступления радионуклидов в окружающую воздушную среду, особенно это опасно в случае непредвиденных природно-метеорологических явлений. The disadvantage of this method is that the open surface is a source of radionuclides in the surrounding air, this is especially dangerous in case of unforeseen natural and meteorological phenomena.
Известен способ предотвращения загрязнения окружающей среды токсичными и радиоактивными элементами, который включает засыпку открытых хранилищ радиоактивных отходов природным грунтом, который представляет собой песок [4]. При этом вытесненную часть декантата из бассейна направляют на полигон глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов. Грунт изолирует пульпу от окружающей среды. Грунт представляет собой песок с небольшими включениями глины и супеси. Такой грунт был выбран для засыпки бассейна в связи с тем, что капиллярный подъем жидкости в песке значительно ниже (≈0,5 м), чем при использовании суглинка (3,5-6,0 м) или супеси (1 м). Кроме того, песок сорбирует радионуклиды. При этом песок проницаем для газов, образующихся при радиолитических процессах, происходящих в пульпе. There is a method of preventing environmental pollution with toxic and radioactive elements, which includes filling the open storage of radioactive waste with natural soil, which is sand [4]. In this case, the displaced part of the decantate from the pool is sent to the landfill for the deep burial of liquid radioactive waste. Soil isolates the pulp from the environment. The soil is sand with small inclusions of clay and sandy loam. Such soil was chosen for backfilling the pool due to the fact that the capillary rise of the liquid in the sand is much lower (≈0.5 m) than when using loam (3.5-6.0 m) or sandy loam (1 m). In addition, sand absorbs radionuclides. In this case, sand is permeable to gases formed during radiolytic processes occurring in the pulp.
По технической сущности и достигаемому положительному эффекту этот способ [4] является наиболее близким к заявляемому техническому решению и взят нами в качестве прототипа. According to the technical nature and the achieved positive effect, this method [4] is the closest to the claimed technical solution and we have taken as a prototype.
Недостатком известного способа является капиллярный подъем жидкости в слое грунта, что может при определенных условиях (например, локальное снижение уровня слоя песка) привести к выносу токсичных и радиоактивных элементов и их аэрозольный разнос на поверхность дамбы. Можно увеличить высоту дамбы, но увеличение слоя над пульпой бассейна нарушает принцип экономической приемлемости способа. Кроме того, природный грунт обладает недостаточно высокой сорбционной способностью по радионуклидам. The disadvantage of this method is the capillary rise of the liquid in the soil layer, which under certain conditions (for example, a local decrease in the level of the sand layer) can lead to the removal of toxic and radioactive elements and their aerosol spacing to the surface of the dam. You can increase the height of the dam, but increasing the layer above the pool pulp violates the principle of economic acceptability of the method. In addition, natural soil does not have a sufficiently high sorption capacity for radionuclides.
Задачей изобретения является разработка способа предотвращения загрязнения окружающей среды токсичными и радиоактивными веществами, включающий засыпку открытых хранилищ радиоактивных отходов природным грунтом, в котором исключают капиллярный подъем жидкости. При этом проницаемость дамбы для газов не будет нарушена. The objective of the invention is to develop a method of preventing environmental pollution with toxic and radioactive substances, including filling the open storage of radioactive waste with natural soil, which exclude capillary rise of the liquid. In this case, the permeability of the dam for gases will not be broken.
Поставленная задача решается тем, что в способе предотвращения загрязнения окружающей среды токсичными и радиоактивными веществами, включающем засыпку открытых хранилищ радиоактивных отходов природным грунтом, создают слой гидрофобизированного грунта толщиной, достаточной для исключения капиллярного подъема жидкости. При этом гидрофобизацию грунта осуществляют обработкой его раствором гудрона в органическом растворителе. Гудрон берут для обработки грунта в количестве 0,2- 0,5% (вес.). Слой гидрофобизированного грунта составляет 3-5 см. The problem is solved in that in a method of preventing environmental pollution with toxic and radioactive substances, including backfilling of open radioactive waste storages with natural soil, a layer of hydrophobized soil is created with a thickness sufficient to prevent capillary rise of the liquid. In this case, the soil is hydrophobized by treating it with a solution of tar in an organic solvent. Tar is taken for soil treatment in an amount of 0.2-0.5% (wt.). The layer of hydrophobized soil is 3-5 cm.
Пример 1. Определение высоты капиллярного подъема жидкости в грунте проводили следующим образом. Пробы испытуемого грунта доводили до воздушно-сухого состояния и затем загружали в стеклянные колонки высотой 40 см, диаметром 13 мм. Наполнение колонок грунтом проводили с легкой трамбовкой. Для испытаний был взят образец песка, которым засыпают бассейн. Песок гидрофобизировали гудроном 0,01%, 0,02%, 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1% (вес.) следующим образом. Навески гудрона растворяли в четыреххлористом углероде, полученный раствор заливали на песок из расчета на 10 г песка 10 мл раствора гудрона. Смесь перемешивали периодически в течение двух часов, а затем высушивали в чашках Петри также при перемешивании с последующей сушкой на воздухе в течение суток. В контрольном опыте песок в колонку загружали без гидрофобизации (≈38 см). В остальных опытах после загрузки слоя песка (10 см) загружали слой гидрофобизированного песка (4 см), затем снова слой песка без гудрона до верха колонки (до 38 см). Результаты опытов приведены на чертеже. На чертеже приведен график зависимости высоты капиллярного подъема жидкости в грунте с различной гидрофобизацией. Как видно из чертежа, слой гидрофобизированного песка, содержащего 0,2-0,5% гудрона, предотвращает капиллярный подъем жидкости в песке. При меньших количествах гудрона со временем наблюдается подъем жидкости. При больших количествах гудрона (1% (вес.) и более) происходит комкование грунта, и эти опыты не приведены на чертеже. В контрольном опыте жидкость достигает уровня 30 см за 30 суток. Example 1. The determination of the height of the capillary rise of the liquid in the soil was carried out as follows. Samples of the test soil were brought to an air-dry state and then loaded into glass columns 40 cm high, 13 mm in diameter. The columns were filled with soil with light tampering. For testing, a sand sample was taken with which the pool was filled. The sand was hydrophobized with tar 0.01%, 0.02%, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1% (wt.) As follows. Samples of tar were dissolved in carbon tetrachloride, the resulting solution was poured onto sand based on 10 g of sand and 10 ml of tar solution. The mixture was stirred periodically for two hours, and then dried in Petri dishes also with stirring, followed by drying in air for a day. In the control experiment, sand was loaded into the column without hydrophobization (≈38 cm). In other experiments, after loading a layer of sand (10 cm), a layer of hydrophobized sand (4 cm) was loaded, then again a layer of sand without tar to the top of the column (up to 38 cm). The results of the experiments are shown in the drawing. The drawing shows a graph of the height of the capillary rise of the liquid in the soil with different hydrophobization. As can be seen from the drawing, a layer of hydrophobized sand containing 0.2-0.5% tar prevents capillary rise of the liquid in the sand. With smaller amounts of tar, a rise in liquid is observed over time. With large quantities of tar (1% (wt.) Or more), soil clumping occurs, and these experiments are not shown in the drawing. In the control experiment, the liquid reaches a level of 30 cm in 30 days.
Дополнительные опыты показали, что оптимальным является слой гидрофобизированного песка 3-5 см. Additional experiments showed that a layer of hydrophobized sand of 3-5 cm is optimal.
Пример 2. В стеклянных сосудах размером 38х23х17 см готовят имитатор донных отложений. Состав осадка: Al - 15 г/л, Fe - 2 г/л, Cr - 1 г/л, Mn - 4 г/л, Ni - I г/л, Ca - 1 г/л, SiO2 - 3,7 г/л; состав маточника: Na2CO3 - 1,5 г/л, NaNO3 - 40 г/л, NaAc - 4 г/л, Cr - 6,4 г/л. Вес единицы объема исходного раствора имитатора гидроокисных пульп составляет 1,15, маточника - 1,05. После отстоя и уплотнения пульп вес единицы объема донного осадка составляет 1,25-1,30. Слой осадка после выдержки и уплотнения в течение 20 суток имеет высоту 5 см, слой декантата над осадком - 5 см. Грунт равномерно засыпают на осадок, после образования слоя грунта над осадком ≈2 см, засыпку прекращают. Через 4 часа отстоявшуюся осветленную жидкость удаляют до уровня осадка. Затем снова засыпают грунт до достижения его высоты в сосуде ≈ 5 см. При этом за счет капиллярного подъема жидкости весь грунт увлажняется. Далее в один сосуд засыпают гидрофобизированный грунт, содержащий 0,5% (вес.) гудрона толщиной слоя 3 см, а затем снова слой грунта ≈ 2 см. В другой сосуд (контрольный опыт) засыпают слой грунта 5 см, но без добавления гидрофобизированного грунта.Example 2. In glass vessels measuring 38x23x17 cm, a simulator of bottom sediments is prepared. Sludge composition: Al - 15 g / l, Fe - 2 g / l, Cr - 1 g / l, Mn - 4 g / l, Ni - I g / l, Ca - 1 g / l, SiO 2 - 3, 7 g / l; the composition of the mother liquor: Na 2 CO 3 - 1.5 g / l, NaNO 3 - 40 g / l, NaAc - 4 g / l, Cr - 6.4 g / l. The weight of a unit volume of the initial solution of the hydroxide pulp simulator is 1.15, of the mother liquor is 1.05. After sedimentation and compaction of the pulps, the weight of a unit volume of bottom sediment is 1.25-1.30. The sediment layer after exposure and compaction for 20 days has a height of 5 cm, the decantate layer above the sediment is 5 cm. The soil is evenly poured onto the sediment, after the formation of the soil layer above the sediment ≈2 cm, the filling is stopped. After 4 hours, the settled clarified liquid is removed to the level of sediment. Then the soil is again filled up to its height in the vessel ≈ 5 cm. In this case, due to the capillary rise of the liquid, the entire soil is moistened. Then, a hydrophobized soil containing 0.5% (wt.) Tar with a layer thickness of 3 cm is poured into one vessel, and then a soil layer ≈ 2 cm again. A 5 cm soil layer is poured into another vessel (control experiment), but without the addition of hydrophobized soil .
Визуальные наблюдения показывают, что в опыте, где засыпают гидрофобизированный грунт, нет капиллярного подъема жидкости, и грунт над гидрофобизированным песком сухой. В контрольном опыте грунт сразу же увлажняется по всей высоте. Visual observations show that in the experiment where hydrophobized soil is covered, there is no capillary rise of the liquid, and the soil above the hydrophobized sand is dry. In the control experiment, the soil is immediately moistened over the entire height.
Пример 3. Опыты по изучению сорбции радиоцезия на грунте проводили на образце, содержащем 0,5% (вес.) гудрона. Навеску гидрофобизированного песка (1,6 г) заливали 8 мл раствора состава: NaNO3 - 30 г/л, NaHCO3 - 2 г/л, Cs-137 - 4,644-104 Бк/мл (Т:Ж=1:5), перемешивали и выдерживали при комнатной температуре в закрытых пробирках в течение 17 суток. После четырех и десяти суток смесь перемешивали. Аналогичные операции проводили и с контрольным образцом (без гудрона). Замеры, сделанные через 17 суток, показали, что в контрольном опыте в растворе осталось 4,355-103 Бк/мл цезия-137, а в растворе, бывшем в контакте с гидрофобизированным песком, осталось 1,463-103 Бк/мл, т. е. коэффициент очистки раствора от радиоцезия в предлагаемом способе выше ≈ в 3 раза.Example 3. Experiments to study the sorption of radiocaesium on the ground were carried out on a sample containing 0.5% (wt.) Tar. A portion of hydrophobized sand (1.6 g) was poured into 8 ml of a solution of the composition: NaNO 3 - 30 g / l, NaHCO 3 - 2 g / l, Cs-137 - 4,644-10 4 Bq / ml (T: W = 1: 5 ), stirred and kept at room temperature in closed tubes for 17 days. After four and ten days, the mixture was stirred. Similar operations were carried out with a control sample (without tar). Measurements made after 17 days, showed that in the control experiment remained in solution 4,355-10 3 Bq / ml of cesium-137, and in a solution in contact with the former hydrophobized sand remained 1,463-10 3 Bq / ml, ie. F . the coefficient of purification of the solution from radiocaesium in the proposed method is higher ≈ 3 times.
Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность защиты окружающей среды от радиоактивных отходов. При этом используются материалы, которые не требуют больших экономических затрат. Using the proposed method can improve the efficiency of environmental protection from radioactive waste. In this case, materials are used that do not require large economic costs.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания изобретения
1. А.с. СССР N 835938, МПК 6 G 21 F 9/20, 1981.Sources of information taken into account when drawing up the description of the invention
1. A.S. USSR N 835938, IPC 6 G 21 F 9/20, 1981.
2. А.с. СССР N 835968, МПК 6 C 02 F 1/62, 1981. 2. A.S. USSR N 835968, IPC 6 C 02 F 1/62, 1981.
3. Вторая Российская конференция по радиохимии. Сборник тезисов докладов, Димитровград, 1997, л. 111. 3. Second Russian conference on radiochemistry. Collection of Abstracts, Dimitrovgrad, 1997, p. 111.
4. Вторая Российская конференция по радиохимии. Сборник тезисов докладов, Димитровград, 1997, л. 112. 4. Second Russian conference on radiochemistry. Collection of Abstracts, Dimitrovgrad, 1997, p. 112.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99110800/06A RU2168223C2 (en) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | Method for preventing pollution of environment by toxic and radioactive materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99110800/06A RU2168223C2 (en) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | Method for preventing pollution of environment by toxic and radioactive materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99110800A RU99110800A (en) | 2001-03-20 |
| RU2168223C2 true RU2168223C2 (en) | 2001-05-27 |
Family
ID=20220233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99110800/06A RU2168223C2 (en) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | Method for preventing pollution of environment by toxic and radioactive materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2168223C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510858C1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of fixing pulp in open radioactive waste storage pond |
| RU2572307C1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-01-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно - Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк") | Pulp isolation in open pool - radioactive wastes store |
-
1999
- 1999-05-20 RU RU99110800/06A patent/RU2168223C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Вторая российская конференция по радиохимии. Сборник тезисов докладов. - Димитровград, 1997, с.112. * |
| СОБОЛЕВ И.А. и др. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 72, 85. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510858C1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of fixing pulp in open radioactive waste storage pond |
| RU2572307C1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-01-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно - Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк") | Pulp isolation in open pool - radioactive wastes store |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nakano et al. | Overview of rehabilitation schemes for farmlands contaminated with radioactive cesium released from Fukushima power plant | |
| Lomenick et al. | The occurrence and retention of radionuclides in the sediments of White Oak Lake | |
| RU2168223C2 (en) | Method for preventing pollution of environment by toxic and radioactive materials | |
| Daniel | Shallow land burial of low-level radioactive waste | |
| Bhattacharyya | Issues in the disposal of waste containing naturally occurring radioactive material | |
| Schmalz | RADIONUCLIDE DISTRIBUTION IN SOIL MANTLE OF THE LITHOSPHERE AS A CONSEQUENCE OF WASTE DISPOSAL AT THE NATIONAL REACTOR TESTING STATION. | |
| Putra et al. | Removal of caesium by soil electrokinetic remediation on the effect of acetic acid and carbonate salt as electrolyte | |
| Mawson | Philosophy and practice of waste management at CRNL | |
| RU2316068C1 (en) | Method for protecting natural waters against radioactive and toxic materials escaping from liquid waste stores | |
| RU2152654C1 (en) | Set of structures for decontaminating uranium- containing pulps | |
| SK192005A3 (en) | Radioactive contaminated waste dump | |
| Michalik et al. | Ecological problems of the coal industry and the ways to solve them | |
| Mahara et al. | Plutonium mobility and its fate in soil and sediment environments | |
| Bulenova et al. | Development of a technology for protecting groundwater from 137 Cs on the territory of the BN-350 reactor facility | |
| Merritt et al. | Retention of radionuclides deposited in the Chalk River Nuclear Laboratories waste management areas | |
| Sanks et al. | Survey Suitability of Clay Beds for Storage of Industrial Solid Wastes | |
| Mallants et al. | A state-of-the-art methodology for impact assessment of covered uranium mill tailings | |
| Purtymun et al. | Movement of fluids and plutonium from shafts at Los Alamos, New Mexico | |
| SERIES | Waste Disposal into the Ground | |
| Yamaguchi et al. | Demonstrative experiments on the migration of radiocesium from buried soil contaminated by the accident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station | |
| Elert et al. | Modelling of the Interface between the Geosphere and the Biosphere: Discharge through a Soil Layer | |
| Baines | Studies on inorganic colloids in groundwater samples from the far field of a waste repository | |
| Orfi et al. | Low level radioactive waste management practices at PINSTECH | |
| Stevens et al. | Problems in shallow land disposal of solid low-level radioactive waste in the united states. | |
| Healy | Results of Some Geohydrologic Studies at the Low-Level Radioactive-Waste Repository Site Near Sheffield, Illinois |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040521 |