Спосіб запобігання забруднення навколишнього середовища токсичними і радіоактивними речовинами

Винахід відноситься до охорони навколишнього середовища і може бути використано для знезараження радіоактивно забруднених територій. Суть винаходу: відкриті сховища радіоактивних відходів засипають гідрофобізованим природним грунтом товщиною, достатньою для виключення капілярного підйому рідини. При цьому гідрофобізацію грунту здійснюють обробкою його розчином гудрону в органічному розчиннику. Шар гідрофобізованного грунту становить 3-5 см. Перевагами заявленого винаходу є підвищення ефективності захисту навколишнього середовища від радіоактивних відходів і зменшення економічних витрат при використанні матеріалів. 3 з.п. ф-ли, 1 мул.

Винахід відноситься до охорони навколишнього середовища і може бути використано для знезараження радіоактивно забруднених територій.

Однією з проблем радиохимической промисловості є утилізація радіоактивних відходів, одержуваних при переробці опроміненого ядерного пального. В даний час радіоактивні відходи направляють на підземне поховання, або отверждают і зберігають в геологічних формаціях, або зберігають в наземних сховищах (природних або штучних). Головним завданням всіх існуючих методів є запобігання їх попадання в навколишнє середовище. Відомий спосіб запобігання забруднення середовища токсичними і радіоактивними металами, який включає формування техногенних геохімічних бар'єрів на шляху міграційних потоків металоносних вод [1]. У цьому способі спочатку проводять дослідження місцезнаходження та напрямки міграції забруднених карбонатних ураноносность вод. Потім на шляху міграційного потоку, укладають послідовно буферний шар (переважно сульфідів) і бар'єр з гранульованих дрібнодисперсних глин. Недоліком відомого способу є те, що в ньому не виключається фільтрація техногенних розчинів через сорбційний бар'єр. У перший момент очищення техногенних розчинів від забруднюючих речовин може бути достатньою, але з часом через те, що фільтраційний бар'єр має певну сорбционную і хімічну ємність, через бар'єр буде проходити неочищений техногенний розчин, і мета не буде досягнута. Відомий також спосіб локалізації техногенного металу, який полягає в створенні на шляху його міграції з поверхневими водами геохімічного бар'єру з метою запобігання його попадання у водойми поверхневого стоку. Геохімічний бар'єр створюють на кордоні ділянки, що обробляється металлсодержащими хімікатами, за допомогою карбонату кальцію і піску [2]. Недоліком відомого способу, так само як і в першому випадку, є фільтрація техногенних розчинів через геохімічний бар'єр. Відомий також спосіб локалізації радіоактивних відходів, що полягає в тому, що в штучно створених басейнах створюється глиняний екран з захисним шаром з піску і супіски для запобігання потрапляння радіоактивних елементів в водоносні потоки [3]. У цих басейнах відходи знаходяться у вигляді гетерогенної фази. Пульпи є сумішшю гідроксидів алюмінію, нікелю, заліза, марганцю та хрому, а також оксидів кремнію. Декантати басейнів являють собою лужні розчини, основний сольовий фон яких створюється нітратом натрію. Основними продуктами поділу в накопичених відходах є Sr-90 і Cs-137. Внесок інших радіонуклідів (цирконій, ніобій, рутеній, рідкоземельні елементи) на 2-3 порядки нижче. Радіонукліди соосаджуються на гідроокісних опадах і накопичуються в донної частини сховищ. Глиняний екран і привантажувальної шар з піску надійно ізолюють водоносний горизонт від попадання в нього радіонуклідів. Недоліком відомого способу є те, що відкрита поверхня є джерелом надходження радіонуклідів в навколишнє повітряне середовище, особливо це небезпечно в разі непередбачених природно-метеорологічних явищ. Відомий спосіб запобігання забруднення навколишнього середовища токсичними і радіоактивними елементами, який включає засипку відкритих сховищ радіоактивних відходів природним грунтом, який представляє собою пісок [4]. При цьому витиснену частина декантата з басейну направляють на полігон глибинного поховання рідких радіоактивних відходів. Грунт ізолює пульпу від навколишнього середовища. Грунт являє собою пісок з невеликими включеннями глини і супіски. Такий грунт був обраний для засипки басейну в зв'язку з тим, що капілярний підйом рідини в піску значно нижче ( 0,5 м), ніж при використанні суглинку (3,5-6,0 м) або супіски (1 м). Крім того, пісок сорбує радіонукліди. При цьому пісок проникний для газів, що утворюються при радіолітичного процесах, що відбуваються в пульпі. За технічною сутністю і досягається позитивного ефекту цей спосіб [4] є найбільш близьким до заявляється технічному рішенню і взятий нами в якості прототипу. Недоліком відомого способу є капілярний підйом рідини в шарі грунту, що може за певних умов (наприклад, локальне зниження рівня шару піску) привести до виносу токсичних і радіоактивних елементів і їх аерозольний рознос на поверхню дамби. Можна збільшити висоту дамби, але збільшення шару над пульпою басейну порушує принцип економічної прийнятності способу. Крім того, природний грунт володіє недостатньо високою сорбційною здатністю по радіонуклідам. Завданням винаходу є розробка способу запобігання забруднення навколишнього середовища токсичними і радіоактивними речовинами, що включає засипку відкритих сховищ радіоактивних відходів природним грунтом, в якому виключають капілярний підйом рідини. При цьому проникність дамби для газів не буде порушена. Поставлена ​​задача вирішується тим, що в способі запобігання забруднення навколишнього середовища токсичними і радіоактивними речовинами, що включає засипку відкритих сховищ радіоактивних відходів природним грунтом, створюють шар гідрофобізованного грунту товщиною, достатньою для виключення капілярного підйому рідини. При цьому гідрофобізацію грунту здійснюють обробкою його розчином гудрону в органічному розчиннику. Гудрон беруть для обробки грунту в кількості 0,2- 0,5% (вага.). Шар гідрофобізованного грунту становить 3-5 см. Приклад 1. Визначення висоти капілярного підйому рідини в грунті проводили наступним чином. Проби випробуваного грунту доводили до повітряно-сухого стану і потім завантажували в скляні колонки висотою 40 см, діаметром 13 мм. Наповнення колонок грунтом проводили з легкої трамбівкою. Для випробувань був узятий зразок піску, яким засипають басейн. Пісок гідрофобізована гудроном 0,01%, 0,02%, 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1% (вага.) Наступним чином. Навішування гудрону розчиняли в чотирихлористий вуглець, отриманий розчин заливали на пісок з розрахунку на 10 г піску 10 мл розчину гудрону. Суміш перемішували періодично протягом двох годин, а потім висушували в чашках Петрі також при перемішуванні з наступним сушінням на повітрі протягом доби. У контрольному досвіді пісок в колонку завантажували без гідрофобізації ( 38 см). В інших дослідах після завантаження шару піску (10 см) завантажували шар гідрофобізованного піску (4 см), потім знову шар піску без гудрону до верху колонки (до 38 см). Результати дослідів наведені на кресленні. На кресленні наведено графік залежності висоти капілярного підйому рідини в грунті з різною гідрофобізацією. Як видно з креслення, шар гідрофобізованного піску, що містить 0,2-0,5% гудрону, запобігає капілярний підйом рідини в піску. При менших кількостях гудрону з часом помітне пожвавлення рідини. При великих кількостях гудрону (1% (вага.) І більше) відбувається комкование грунту, і ці досліди не наведено на кресленні. У контрольному досвіді рідина досягає рівня 30 см за 30 діб. Додаткові досліди показали, що оптимальним є шар гідрофобізованного піску 3-5 см. Приклад 2. У скляних судинах розміром 38х23х17 см готують імітатор донних відкладень. Склад осаду: 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; склад маточника: Na2CO3 - 1,5 г / л, NaNO3 - 40 г / л, NaAc - 4 г / л, Cr - 6,4 г / л. Вага одиниці об'єму вихідного розчину імітатора гідроокісних пульп становить 1,15, маточника - 1,05. Після відстою і ущільнення пульп вага одиниці об'єму донного осаду становить 1,25-1,30. Шар осаду після витримки і ущільнення протягом 20 діб має висоту 5 см, шар декантата над осадом - 5 см. Грунт рівномірно засипають на осад, після утворення шару грунту над осадом 2 см, засипку припиняють. Через 4 години відстояну осветленную рідина видаляють до рівня осаду. Потім знову засипають грунт до досягнення його висоти в посудині 5 см. При цьому за рахунок капілярного підйому рідини весь грунт зволожується. Далі в одну посудину засипають гідрофобізований грунт, що містить 0,5% (вага.) Гудрону товщиною шару 3 см, а потім знову шар грунту 2 см. В іншу посудину (контрольний досвід) засипають шар грунту 5 см, але без додавання гідрофобізованного грунту. Візуальні спостереження показують, що в досвіді, де засипають гідрофобізований грунт, немає капілярного підйому рідини, і грунт над гідрофобізованим піском сухий. У контрольному досвіді грунт відразу ж зволожується по всій висоті. Приклад 3. Досліди з вивчення сорбції радіоцезію на грунті проводили на зразку, що містить 0,5% (вага.) Гудрону. Наважку гідрофобізованного піску (1,6 г) заливали 8 мл розчину складу: NaNO3 - 30 г / л, NaHCO3 - 2 г / л, Cs-137 - 4,644-104 Бк / мл (Т: Ж = 1: 5), перемішували і витримували при кімнатній температурі в закритих пробірках протягом 17 діб. Після чотирьох і десяти діб суміш перемішували. Аналогічні операції проводили і з контрольним зразком (без гудрону). Заміри, зроблені через 17 діб, показали, що в контрольному досліді в розчині залишилося 4,355-103 Бк / мл цезію-137, а в розчині, що був в контакті з гідрофобізованим піском, залишилося 1,463-103 Бк / мл, т. Е. Коефіцієнт очищення розчину від радіоцезію в пропонованому способі вище в 3 рази. Використання запропонованого способу дозволяє підвищити ефективність захисту навколишнього середовища від радіоактивних відходів. При цьому використовуються матеріали, які не вимагають великих економічних витрат. Джерела інформації, прийняті до уваги при складанні опису винаходу 1. А.с. СРСР N 835938, МПК 6 G 21 F 9/20, 1981. 2. А.с. СРСР N 835968, МПК 6 C 02 F 1/62, 1981. 3. Друга Російська конференція з радіохімії. Збірник тез доповідей, Димитровград, 1997, л. 111. 4. Друга Російська конференція з радіохімії. Збірник тез доповідей, Димитровград, 1997, л. 112.

формула винаходу

1. Спосіб запобігання забруднення навколишнього середовища токсичними і радіоактивними речовинами, що включає засипку відкритих сховищ радіоактивних відходів природним грунтом, який відрізняється тим, що створюють шар гідрофобізованного грунту товщиною, достатньою для виключення капілярного підйому рідини. 2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що гідрофобізацію грунту здійснюють обробкою його розчином гудрону в органічному розчиннику. 3. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що гудрон беруть для обробки грунту в кількості 0,2-0,5 мас.%. 4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що шар гідрофобізованного грунту становить 3-5 см.

МАЛЮНКИ