О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЛИНОСОДЕРЖАЩИХ БАРЬЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ РАДИАЦИОННЫХ АВАРИЙ (НА ПРИМЕРЕ АЭС «ФУКУСИМА-ДАЙИТИ»)

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью выбора эффективных подходов и новых инновационных барьерных материалов, обладающих противофильтрационными и противомиграционными свойствами, для локализации последствий аварии радиационно опасных объектов. Цель: обзор возможности использования отечественных технологий по локализации радионуклидов внутри пунктов размещения радиоактивных отходов и ядерных материалов (кориума) для решения проблемы миграции радионуклидов на АЭС «Фукусима-Дайити». Методы: математическое моделирования процесса миграции радионуклидов из активной зоны разрушенных энергоблоков атомной электростанции «Фукусима-Дайити» (АЭС «Фукусима-Дайити») через глиносодержащие барьеры безопасности. Результаты. Рассмотрена возможность использования барьерных материалов для локализации последствий радиационных аварий. На основе положительного отечественного опыта предложено использование барьеров безопасности на основе глинистых композиций и гелеобразующих растворов для предотвращения подземной миграции радионуклидов из разрушенных энергоблоков в окружающую среду. В качестве примера такой ситуации выбрана произошедшая 11 марта 2011 г. авария на АЭС «Фукусима-1», которая в настоящее время является объектом для отработки технологий и подходов ликвидации аварий. В работе описаны основные источники радиоактивного загрязнения, образованные в результате аварии на АЭС «Фукусима-Дайити» и распространяющиеся грунтовыми водами, дождевыми потоками и охлаждающей водой, которую закачивают в поврежденные активные зоны. Выявлены недостатки использующейся системы барьеров безопасности, основанной на заморозке грунтов. На основе положительного отечественного опыта предложено использование глиносодержащих барьеров безопасности для предотвращения миграции радионуклидов из разрушенных энергоблоков в океан. Для этих целей рассмотрены такие природные материалы, как вермикулит, перлит, цеолит, шунгит, и определены их сорбционные характеристики. Представлены результаты математического моделирования процесса миграции наиболее мобильных радионуклидов (Pu, Cs, Sr, U) через барьерные материалы из глины. Показана возможность использования барьера безопасности на основе смеси глин. При этом ширина такого барьера не превышает 3,7 м (определяется скоростью миграции урана). Общий объём глиносодержащего барьерного материала, необходимого для предотвращения миграции радионуклидов, составляет ~145900 м3. Для замедления миграции трития предложен противофильтрационный барьер на основе гелеобразующего раствора. В качестве геля возможно использование специальных растворов, содержащих продукты разложения геологических пород ийолит-уртитовой группы. В результате разложения в растворе образуются щелочноземельные, переходные и щелочные элементы, ионы Al и H4SiO4. Предлагается использовать указанный гель путем его инжекции вокруг энергоблоков АЭС «Фукусима-Дайити». Это позволит полимеризировать ортокремневую кислоту, что приведёт к адсорбции катионов Ca, Mg, Fe и гидратированного алюминия.