Очистка почвы от радиоактивных веществ

Использование: дезактивация загрязненных радионуклидами цезия почв методом изотопного обмена. Сущность: способ заключается в удалении слоя загрязненной почвы, выделении мелкодисперсной фракции почвы и обработке выделенной фракции раствором, содержащим стабильный изотоп цезия в количестве 110-5-110-1 моль/л и имеющим значения pH 4 — 8. Достигаемый технический результат: повышение эффективности процесса дезактивации, увеличение степени извлечения радионуклида цезия из почв при минимальном объеме образующихся отходов. 4 табл.

Формула изобретения

Способ очистки почвы от радионуклидов путем удаления верхнего слоя почвы и его последующей дезактивации, включающий выделение мелкодисперсной фракции и обработку растворами химических реагентов, отличающийся тем, что обработку осуществляют растворами, содержащими стабильный изотоп цезия в количестве 1 (105 10-1) моль/л при pH раствора 4 8.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается дезактивации радиоактивно загрязненных почв методом изотопного разбавления и может быть использовано преимущественно в атомной технике при очистке от радионуклидов небольших участков почвы, загрязненных в результате каких-либо аварийных ситуаций на предприятиях атомной промышленности, разлива жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

Первый из перечисленных способов дезактивации почв является дорогостоящим, поскольку требует расходов на транспортировку и захоронение больших объемов почвы. Кроме того, применение такого способа дезактивации почв не способствует выделению и концентрированию радионуклидов в компактном виде. Глубокое перепахивание почв также не решает задачу очистки почвы, поскольку радионуклиды лишь перемещаются вглубь почвы, а направление их дальнейшей миграции по глубине трудно спрогнозировать. Фитодезактивация будет способствовать решению проблемы дезактивации почв, но требует повышения определенных агрохимических мероприятий для решения поставленной задачи. Действительно, ряд проведенных исследований показывает, что радионуклиды с большим трудом и в значительных количествах переходят из почвы в водные растворы. Поскольку в переходе радионуклидов по цепочке почва растения и т.д. важную, а, возможно, и первоочередную роль играет почвенный раствор, то на основании имеющихся данных можно с определенной степенью вероятности утверждать об относительно невысокой эффективности данного способа. Кроме этого возникает дополнительная задача по обращению с вторичными радиоактивными отходами, к которым следует отнести загрязненные растения. На наш взгляд наиболее оправданным способом дезактивации почвы является последний из перечисленных способов, т.е. удаление верхнего слоя почвы с последующей его дезактивацией. В этом случае небольшая часть почвы захоранивается в виде радиоактивных отходов, основная часть почвы возвращается на место, а радионуклиды удаляются из окружающей среды и концентрируются в небольшом объеме.

Однако по этому методу необходимо, чтобы образцы загрязненной почвы содержали только растворимые радиоактивные вещества. В настоящее время показано, что радионуклиды цезия находятся в почвах, загрязненных радионуклидами после аварии на ЧАЭС, преимущественно в ионном состоянии. Тем не менее, опыты по десорбции показывают, что наблюдается зависимость величины перехода радиоцезия из почвы в десорбирующий раствор в зависимости от состава применяемого раствора. При этом величина извлечения радиоцезия даже достаточно концентрированными растворами неорганических и органических веществ, например, 1 моль/л HSl, 1 моль/л SH3COONH4, составляет небольшую величину 1 6% Это является существенным ограничением применимости вышеуказанного метода для дезактивации почв, загрязненных радионуклидами «чернобыльского» происхождения. Кроме того, применение концентрированных растворов может вызвать нарушение биохимического состава почв, а также вызвать определенные затруднения при дальнейшем обращении с использованными дезактивирующими растворами.

В результате решения данной задачи достигается новый технический результат, заключающийся в возможном использовании загрязненных земель и в снижении объемов вторичных радиоактивных отходов за счет повышения эффективности процесса дезактивации почв и за счет эффективного извлечения радиоцезия из растворов, образующихся в процессе обезвреживания вторичных ЖРО.

Отличительной особенностью изобретения является проведение дезактивации, которую осуществляют растворами, содержащими стабильный изотоп цезия в количестве 110-5 110-2 моль/л при величине pH раствора 4 8. В настоящем изобретении предлагается для дезактивации почв использовать явление изотопного обмена с целью вывода радионуклидов из почвы. Механизм вероятного перехода радиоцезия из почвы в десорбирующий раствор приводится ниже. При «радиоактивной» концентрации Cs-137 в почве, равной 110-5 Ки/кг, его абсолютное содержание составит величину, равную 110-9 моль/кг. Поэтому при введении в дезактивирующий раствор, контактирующий с почвой, стабильного изотопа цезия можно ожидать перераспределения всех изотопов цезия как в почве, так и в растворе пропорционально их массовому соотношению. Т.о. небольшие количества стабильного изотопа цезия в растворах могли бы привести к значительному снижению содержания радиоактивного изотопа цезия в почве. При этом отделение почвы от раствора приводит к удалению радиоцезия из биологического цикла, а почва освобождается от радиоактивных загрязнений.

Определение содержания радиоцезия проводили путем измерения активности аликвот растворов до и после сорбции. Измерение активности аликвот растворов проводили с помощью Ge (Li) детектора ДГДК 100В с использованием анализатора импульсов LP-4900 В.

Пример 2. В этом примере приведены результаты опытов по десорбции радиоцезия из илистой фракции почвы в модельных условиях. Моделирование заключалось в предварительной адсорбции Cs-137 почвой из раствора, который содержит лишь радиоактивный изотоп цезия-137. При этом время сорбции было выбрано небольшим (менее 24 ч), чтобы исключить возможную диффузию радионуклидов Cs-137 вглубь почвы. Полученные данные в виде сорбции приведены в табл. 2. Из полученных данных следует, что десорбция радиоцезия растворами, содержащими стабильный изотоп цезия в количестве 110-5-110-2 моль/л, выше по сравнению с растворами, не содержащими цезия. При этом с увеличением времени сорбции количество десорбированного радионуклида цезия-137 увеличивается. На основании данных, представленных в табл. 1 и табл. 2, можно заключить, что метод гетерогенного изотопного обмена позволяет перераспределить стабильный и радиоактивный изотопы цезия в системе почва-раствор.

Составы десорбирующих растворов приведены в табл. 3. Из полученных данных по десорбции радиоцезия растворами, содержащими стабильный изотоп цезия, из реальных загрязненных почв следует, что десорбция радиоцезия растворами растет с увеличением концентрации стабильного изотопа цезия в десорбирующем растворе. Кроме того, увеличение времени концентрации раствора с почвой также приводит к увеличению десорбции радиоцезия из реальных образцов почв. Из приведенных данных также следует, что ни растворами воды, ни раствором 0,1 моль/л HSl, нейтрализованной концентрированным раствором NaOH, не удается выделить радиоцезий из почв. В то же время введение незначительных количеств стабильного изотопа цезия 110-5 110-4 моль/л приводит к перераспределению радиоцезия между почвой и раствором. При этом происходит переход его из почвы в раствор, что способствует снижению содержания цезия в почвах.

Из полученных данных следует, что введение относительно небольших количеств стабильного изотопа цезия приводит к увеличению количества радиоцезия, извлекаемого из почвы десорбирующими растворами. Причем растворами воды (без введения каких-либо химических реагентов) переход цезия из почвы в раствор незначителен.

Предлагаемая технология, ввиду отсутствия каких-либо других готовых предложений, позволяет на научной основе подойти к решению задачи по дезактивации почвы. В основе ее положены принципы, существенно отличающиеся от принципов, лежащих в основе приведенных выше предложений.

Источники информации 1. Обеспечение радиационной безопасности и жизнедеятельности населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях Республики Беларусь. Под ред. В.Н.Бурьяка, вып. 1. Минск, 1991, с.186.

Источник

Рейтинг
Ufactor
Добавить комментарий