RU2442236C1 - The method of soil decontamination - Google Patents

The method of soil decontamination Download PDF

Info

Publication number
RU2442236C1
RU2442236C1 RU2010135602/07A RU2010135602A RU2442236C1 RU 2442236 C1 RU2442236 C1 RU 2442236C1 RU 2010135602/07 A RU2010135602/07 A RU 2010135602/07A RU 2010135602 A RU2010135602 A RU 2010135602A RU 2442236 C1 RU2442236 C1 RU 2442236C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
electrodes
radionuclides
radioactive
contaminated
Prior art date
Application number
RU2010135602/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Вадимович Крымский (RU)
Валерий Вадимович Крымский
Вячеслав Андреевич Батурин (RU)
Вячеслав Андреевич Батурин
Владимир Федорович Балакирев (RU)
Владимир Федорович Балакирев
Екатерина Валерьевна Литвинова (RU)
Екатерина Валерьевна Литвинова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет"
Priority to RU2010135602/07A priority Critical patent/RU2442236C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2442236C1 publication Critical patent/RU2442236C1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: environmental protection.
SUBSTANCE: invention relates to the field of environmental protection, remediation of the soil contaminated with technogenic radioactive wastes; the method of the soil radioactive isotopes decontamination is as follows: the electrodes are placed into the soil contaminated with radionuclides, then it is moisturized and the electrodes are connected to the source of electromagnetic field; the electrodes are connected to the nanosecond electromagnetic impulses generator; the soil is treated with unipolar electromagnetic impulses (wattage -1 megawatt) during no less than 1 nanosecond at the recurrence rate of 1 kHz, at that the electrodes are arranged in the system of several groups, the distance between the electrodes is to be no less that 1 meter.
EFFECT: innovation allows to treat the soil of the contaminated territories preserving its physicochemical properties due to conversion of the radioactive long-lasting isotopes in stable and/or short-lasting radionuclides.
1 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, реабилитации территорий, загрязненных техногенными радиоактивными отходами.The invention relates to the field of environmental protection, rehabilitation of territories contaminated with technogenic radioactive waste.

Известен способ реабилитации почвы, загрязненной радиоактивными нуклидами (РФ №2317603, МПК G21F 9/12, заявл. 07.08.2006, опубл. 20.02.2008). Способ включает внесение в почву сорбента радионуклидов, взятого в эффективном количестве с учетом сорбционных характеристик и уровня загрязнения почвы, дезактивацию почвы, извлечение сорбента с нуклидами из почвы.A known method of rehabilitation of soil contaminated with radioactive nuclides (RF №2317603, IPC G21F 9/12, declared. 07.08.2006, publ. 02.20.2008). The method includes introducing into the soil a sorbent of radionuclides, taken in an effective amount, taking into account the sorption characteristics and the level of soil contamination, soil decontamination, removing the sorbent with nuclides from the soil.

Известен способ реабилитации почвы, загрязненной радиоактивными нуклидами (п. РФ №2088064, МПК G21F 9/12, 3.12.01.1995, оп. 27.08.1997). Сущность изобретения: в почву вносят природные или искусственно созданные сорбенты, которые могут извлечь из почвы 100% радионуклидов стронция 90, 91, 89, цезия 137, урана 235, 238, плутония 239. Сорбенты прочно связывают в своей структуре радионуклиды. После полной дезактивации почвы сорбенты можно извлечь из почвы просеиванием ее, а в дальнейшем отправить на захоронение.A known method of rehabilitation of soil contaminated with radioactive nuclides (p. RF No. 2088064, IPC G21F 9/12, 12/03/1995, op. 08.27.1997). The essence of the invention: natural or artificially created sorbents are introduced into the soil, which can extract 100% of strontium 90, 91, 89, cesium 137, uranium 235, 238, plutonium 239 radionuclides from the soil. Sorbents firmly bind radionuclides in their structure. After complete decontamination of the soil, sorbents can be removed from the soil by sifting it, and subsequently sent for burial.

Основным недостатком данных способов является то, что сорбент с иммобилизованными нуклидами требуется удалять из почвы, для чего необходимо разрабатывать способы удаления сорбента из почвы. Кроме того, к недостатку способов должна быть отнесена их дороговизна, связанная с необходимостью удаления, транспортировки на дальние расстояния и захоронения отработанного сорбента.The main disadvantage of these methods is that the sorbent with immobilized nuclides needs to be removed from the soil, for which it is necessary to develop methods for removing the sorbent from the soil. In addition, the disadvantage of the methods should be attributed to their high cost associated with the need for removal, transportation over long distances and disposal of spent sorbent.

Известен способ уничтожения радиоактивных отходов, заключающийся в том, что на ядра изотопов радиоактивных отходов воздействуют по меньшей мере двумя электромагнитными полями, направления распространения которых не перпендикулярны между собой, плоскости поляризации не совпадают, а фазы смещены (РФ №2172993, МПК G21F 9/00, з. 23.07.1998, оп.27.08.2001). Такое воздействие создает при интерференции полей вращающее магнитное поле, в котором ядро изотопа меняет свой угловой момент, за счет этого сокращается время уничтожения радиоактивных отходов.There is a known method for the destruction of radioactive waste, which consists in the fact that the nuclei of radioactive waste isotopes are affected by at least two electromagnetic fields whose propagation directions are not perpendicular to each other, the polarization planes do not coincide, and the phases are shifted (RF No. 2172993, IPC G21F 9/00 Z. 07.23.1998, Op.27.08.2001). Such an effect creates a rotating magnetic field upon interference of the fields, in which the isotope core changes its angular momentum, thereby reducing the time of destruction of radioactive waste.

Известен способ обработки радиоактивных отходов, при котором отходы облучают СВЧ-излучением с плотностью потока энергии более 5·10-3 Дж/см2 (РФ №2100858, МПК G 21F 9/00, з. 31.07.1995, оп. 27.12.1997). Достигаемый результат: постоянная распада после обработки отходов СВЧ-излучением указанной плотности потока энергии увеличилась на величину около 1% по сравнению с постоянной распада до облучения.A known method for the treatment of radioactive waste, in which the waste is irradiated with microwave radiation with an energy flux density of more than 5 · 10 -3 J / cm 2 (RF №2100858, IPC G 21F 9/00, s. 31.07.1995, op. 27.12.1997 ) Achievable result: the decay constant after processing the waste with microwave radiation of the indicated energy flux density increased by about 1% compared with the decay constant before irradiation.

Основным недостатком данных способов является сложность установки и невозможность обработки больших объемов радиоактивных отходов.The main disadvantage of these methods is the complexity of the installation and the inability to process large volumes of radioactive waste.

Наиболее близким к заявляемому является способ дезактивации почвы (РФ №2059307, МПК G21F 9/12, з. 11.01.1993, оп. 27.04.1996). Способ предусматривает дезактивацию с помощью электродов, один из которых связан с отрицательным полюсом и покрыт труднорастворимым гидратированным окислом или соединением гидратированного окисла, обладающим кислотными свойствами, а другой электрод соединен с положительным полюсом и выполнен из инертного материала. Эти электроды помещают в почву или жесткую воду. При подаче на электроды постоянного напряжения через остаточные растворы проходит ток одного направления, создавая движение ионов. При этом, проходя через слой глинистых пород, катионы тяжелых металлов поглощаются в них в обмен на кальций, натрий и др. и закрепляются в них. Способ повышает степень очистки загрязненной почвы при сохранении ее физико-химических свойств и расширении типов почв, очистку которых нельзя провести другим способом.Closest to the claimed is a method of soil decontamination (RF №2059307, IPC G21F 9/12, z. 11.01.1993, op. 27.04.1996). The method involves decontamination using electrodes, one of which is connected to the negative pole and coated with a sparingly soluble hydrated oxide or a hydrated oxide compound having acidic properties, and the other electrode is connected to the positive pole and made of an inert material. These electrodes are placed in soil or hard water. When a constant voltage is applied to the electrodes, a current of one direction passes through the residual solutions, creating the movement of ions. At the same time, passing through a layer of clay rocks, heavy metal cations are absorbed in them in exchange for calcium, sodium, etc. and are fixed in them. The method increases the degree of purification of contaminated soil while maintaining its physico-chemical properties and expanding soil types, the purification of which cannot be carried out in another way.

Однако данный способ имеет ряд существенных недостатков: часть загрязнителей переотлагается в промежуточных слоях и может создать рецидивное загрязнение за счет капиллярного переноса; при наличии грунтовых вод возможна миграция загрязнителей в процессе очистки.However, this method has a number of significant drawbacks: some of the pollutants are redeposited in the intermediate layers and can create recurrent pollution due to capillary transfer; in the presence of groundwater, contaminants may migrate during the treatment process.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в очистке загрязненной почвы при сохранении ее физико-химических свойств, за счет превращения радиоактивных долгоживущих изотопов в стабильные и/или короткоживущие радионуклиды.The invention is based on a technical problem, which consists in cleaning contaminated soil while maintaining its physico-chemical properties, by converting radioactive long-lived isotopes into stable and / or short-lived radionuclides.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дезактивации почвы от радиоактивных изотопов, заключающемся в том, что электроды помещают в загрязненную радионуклидами почву, увлажняют ее, подключают электроды к источнику электромагнитного поля, согласно изобретению, электроды подключают к генератору наносекундных электромагнитных импульсов и осуществляют облучение почвы однополярными электромагнитными импульсами мощностью более 1 МВт и длительностью менее 1 нс, частотой повторения не менее 1 кГц, при этом электроды организуют в систему из нескольких групп, расстояние между которыми составляет не менее 1 метра.The problem is achieved in that in the method of soil decontamination from radioactive isotopes, which consists in the fact that the electrodes are placed in soil contaminated with radionuclides, moisten it, connect the electrodes to an electromagnetic field source, according to the invention, the electrodes are connected to a nanosecond electromagnetic pulse generator and irradiate the soil unipolar electromagnetic pulses with a power of more than 1 MW and a duration of less than 1 ns, a repetition rate of at least 1 kHz, while the electrodes are organized in a system of several groups, the distance between which is at least 1 meter.

Предварительное увлажнение почвы водным раствором кислоты или щелочи и обработка мощными наносекундными электромагнитными импульсами позволяет снизить степень ее радиоактивного загрязнения, что обусловлено превращением долгоживущих изотопов радионуклидов в стабильные и/или короткоживущие радионуклиды.Preliminary moistening of the soil with an aqueous solution of acid or alkali and treatment with powerful nanosecond electromagnetic pulses reduces the degree of its radioactive contamination, which is due to the conversion of long-lived radionuclide isotopes into stable and / or short-lived radionuclides.

Увлажнение почвы водным раствором кислоты или щелочи и обработка мощными короткими электромагнитными импульсами приводит к возникновению между электродами электромагнитного поля, в котором могут происходить слабые взаимодействия. В результате слабых взаимодействий происходит процесс электронного захвата. В процессе электронного захвата происходит переход протонов ядра в нейтрон, при этом испускается антинейтрино, то есть могут изменяться свойства возбужденного ядра, что вызывает их превращения в стабильные и/или короткоживущие радионуклиды.Humidification of the soil with an aqueous solution of acid or alkali and treatment with powerful short electromagnetic pulses leads to the appearance of an electromagnetic field between the electrodes, in which weak interactions can occur. As a result of weak interactions, the electron capture process occurs. In the process of electron capture, the transition of the protons of the nucleus into a neutron takes place, and an antineutrino is emitted, that is, the properties of the excited nucleus can change, which causes them to turn into stable and / or short-lived radionuclides.

В общем случае процесс электронного захвата описывается формулойIn the general case, the electron capture process is described by the formula

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где X - химический символ, A - массовое число, Z - атомный номер, ν - нейтрино.where X is the chemical symbol, A is the mass number, Z is the atomic number, ν is the neutrino.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

Загрязненную почву обрабатывают водным раствором щелочи или кислоты. Систему, состоящую из нескольких групп электродов, помещают в загрязненную радионуклидами почву и подключают к генератору наносекундных электромагнитных импульсов (например, устройство для генерации мощных коротких однополярных импульсов, описанное в патенте РФ №2004064 «Формирователь наносекундных импульсов»). Расстояние между группами электродов не менее 1 метра. Подключение к генератору осуществляется следующим образом: к одной группе электродов подключается центральная жила питающего кабеля, к другой группе подключается оплетка питающего кабеля от генератора. Расположение системы, состоящей из нескольких групп электродов, и подключение питающего кабеля от генератора выбираются в экспериментальном порядке в зависимости от типов почв, степени ее увлажнения и вида радиоактивного загрязнения. Затем производят обработку однополярными электромагнитными импульсами мощностью более 1 МВт и длительностью менее 1 нс, частотой повторения не менее 1 кГц. Время воздействия выбирается экспериментально. Через определенные промежутки времени обработки определяется содержание радионуклидов в почве. После достижения нормативно-допустимого содержания радионуклидов на дезактивируемой территории процесс обработки завершается.Contaminated soil is treated with an aqueous solution of alkali or acid. A system consisting of several groups of electrodes is placed in a soil contaminated with radionuclides and connected to a generator of nanosecond electromagnetic pulses (for example, a device for generating powerful short unipolar pulses described in RF patent No. 20044064 “Shaper of nanosecond pulses”). The distance between the groups of electrodes is at least 1 meter. Connection to the generator is carried out as follows: the central core of the power cable is connected to one group of electrodes, the braid of the power cable from the generator is connected to the other group. The location of the system, consisting of several groups of electrodes, and the connection of the power cable from the generator are selected experimentally depending on the types of soils, the degree of moisture, and the type of radioactive contamination. Then they are treated with unipolar electromagnetic pulses with a power of more than 1 MW and a duration of less than 1 ns, a repetition rate of at least 1 kHz. The exposure time is chosen experimentally. After certain periods of processing, the content of radionuclides in the soil is determined. After reaching the normative-permissible content of radionuclides in the decontaminated area, the processing process is completed.

Пример 1.Example 1

В данном опыте обрабатывалась проба загрязненного радионуклидами грунта, взятого на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа. Перед обработкой в почву был добавлен раствор, содержащий соли 90Sr и 90Y. Обработка осуществлялась в емкости объемом 10 литров. Начальное значение кислотности почвы 9 pH. Электроды размещались следующим образом: к электроду, который был вставлен в емкость, подключалась центральная жила кабеля от генератора. Вывод оплетки соединялся со вторым электродом, который находился под емкостью. Время обработки наносекундными электромагнитными импульсами 30 минут. До обработки радиоактивность почвы составляла 177 Бк/кг, после обработки - 102,5 Бк/кг. Степень очистки составляет 58%, что является удовлетворительным результатом.In this experiment, a sample of soil contaminated with radionuclides taken on the territory of the East Ural radioactive trail was processed. Before treatment, a solution containing 90 Sr and 90 Y salts was added to the soil. The treatment was carried out in a container of 10 liters. The initial value of soil acidity is 9 pH. The electrodes were placed as follows: the central core of the cable from the generator was connected to the electrode, which was inserted into the container. The braiding terminal was connected to a second electrode, which was under the capacitance. Processing time with nanosecond electromagnetic pulses 30 minutes. Before treatment, the radioactivity of the soil was 177 Bq / kg, after treatment - 102.5 Bq / kg. The degree of purification is 58%, which is a satisfactory result.

Пример 2.Example 2

Проводилась обработка почвы, загрязненной радионуклидами в районе Восточно-Уральского радиоактивного следа. Для увлажнения почву обработали водным раствором щелочи до достижения влажности почвы от 60% до 80%. Площадь обработки 10 м2. Систему из групп электродов поместили в загрязненную радионуклидами почву, при этом к одной группе электродов подключили центральную жилу, к другой группе подключили оплетку питающего кабеля от генератора наносекундных электромагнитных импульсов. Расстояние между группами электродов составило не менее 1 метра. Время одной обработки составило 30 минут. Время полной обработки участка 2,5 часа. До обработки радиоактивность почвы составляла 485,2 Бк/кг, после обработки - 302,3 Бк/кг.The treatment of soil contaminated with radionuclides in the region of the East Ural radioactive trail was carried out. To moisten the soil, they were treated with an aqueous alkali solution until the soil moisture reached 60% to 80%. Processing area 10 m 2 . A system of groups of electrodes was placed in a soil contaminated with radionuclides, while a central core was connected to one group of electrodes, and a braid of a power cable from a nanosecond electromagnetic pulse generator was connected to another group. The distance between the groups of electrodes was at least 1 meter. The time of one treatment was 30 minutes. The time for complete processing of the site is 2.5 hours. Before treatment, the radioactivity of the soil was 485.2 Bq / kg, after treatment - 302.3 Bq / kg.

Таким образом, согласно заявляемому способу достигается эффективная дезактивация исходных почв от радионуклидов, и обработанная почва может быть возвращена в сельскохозяйственный оборот. Данный способ позволяет достаточно быстро и с минимальными затратами очистить обширные территории, подвергшиеся радиоактивному заражению.Thus, according to the claimed method, an effective decontamination of the source soil from radionuclides is achieved, and the treated soil can be returned to agricultural circulation. This method allows you to quickly and at minimal cost to clean large areas exposed to radioactive contamination.

Claims (1)

Способ дезактивации почвы от радиоактивных изотопов, заключающийся в том, что электроды помещают в загрязненную радионуклидами почву, увлажняют ее, подключают электроды к источнику электромагнитного поля, отличающийся тем, что электроды подключают к генератору наносекундных электромагнитных импульсов и осуществляют обработку почвы однополярными электромагнитными импульсами мощностью более 1МВт, длительностью менее 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, при этом электроды организуют в систему из нескольких групп, расстояние между которыми составляет не менее 1 м. The method of soil decontamination from radioactive isotopes, namely, that the electrodes are placed in soil contaminated with radionuclides, moisten it, connect the electrodes to an electromagnetic source, characterized in that the electrodes are connected to a nanosecond electromagnetic pulse generator and process the soil with unipolar electromagnetic pulses with a power of more than 1 MW , lasting less than 1 ns and a repetition rate of at least 1 kHz, while the electrodes are organized into a system of several groups, the distance between which is at least 1 m.
RU2010135602/07A 2010-08-25 2010-08-25 The method of soil decontamination RU2442236C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135602/07A RU2442236C1 (en) 2010-08-25 2010-08-25 The method of soil decontamination

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135602/07A RU2442236C1 (en) 2010-08-25 2010-08-25 The method of soil decontamination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2442236C1 true RU2442236C1 (en) 2012-02-10

Family

ID=45853792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010135602/07A RU2442236C1 (en) 2010-08-25 2010-08-25 The method of soil decontamination

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2442236C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560549C2 (en) * 2013-07-19 2015-08-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Центр Развития Стратегических Технологий "Новая Формула" Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАЛАКИРЕВ В.Ф. и др. Электроимпульсные нанотехнологии. - Екатеринбург: УрОРАН, 2009, с.140. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560549C2 (en) * 2013-07-19 2015-08-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Центр Развития Стратегических Технологий "Новая Формула" Agent for deactivating soils contaminated with radioactive elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cooper et al. Environmental applications of ionizing radiation
JP2013011580A (en) Method for removing radioactive substance from contaminated object to which radioactive substances adhere
Kim et al. Cs-137 and Cs-134 removal from radioactive ash using washing–electrokinetic equipment
RU2442236C1 (en) The method of soil decontamination
JP2013127437A (en) Method and device for treating radioactive cesium-containing substance
JP6358751B2 (en) Method and apparatus for generating radioactive technetium 99m-containing material
Saint-Fort Understanding sorption behavior and properties of radionuclides in the environment
Hou et al. Present status and perspective of radiochemical analysis of radionuclides in Nordic countries
CA2695691A1 (en) Method for decontaminating surfaces, which have been contaminated with alpha emitters, of nuclear plants
Kim et al. Decontamination of radioactive concrete using electrokinetic technology
Szklarski CBRN threats to Ukraine during the russian aggression: mitigating gamma radiation hazards-innovative countermeasures and decontamination strategies in the context of potential destruction of the Zaporizhzhia Nuclear Power Plant
RU2457560C1 (en) Method of chemical decontamination of radioactive materials
RU2669013C1 (en) Method for processing low-mineralized medium- and low-active liquid radioactive wastes
Voronina et al. Treatment of radioactive waste after rehabilitation of contaminated areas
Brähler et al. Absorbers for removal of Sr-90 from sea water at FUKUSHIMA Site-14184
Weller Environmental impact of noble metal radionuclides and their use in nuclear forensics
KR20160047795A (en) Manufacturing method of soil fixation agents with adhesion of radionuclide
JP2013167570A (en) Method for manufacturing radioactivity reduction treatment agent and method for treating radioactivity reduction of radioactive contamination
RU2569095C1 (en) Radioactive waste deactivation method
Ueda et al. Removal of radioactive Cs from nonwoven cloth with less waste solution using aqueous sodium metasilicate
Helal et al. Sorption of radiocobalt on pottery
Krymsky et al. Decrease in the activity of irradiated graphite and liquid radioactive waste
Ueda et al. Remediation technology for cesium using microbubbled water containing sodium silicate
Yoo et al. Simulation of Liquid Waste From Decontamination of Small-and Medium-sized Metal Wastes of NPP Decommissioning and Design Conditioning and Treatment Process
EP3799076A1 (en) Process for the decontamination of radioactively contaminated materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130826