хранилище почвогрунтов и растительных остатков, загрязненных радиоактивными изотопами стронций-90 и цезий- 137

Формула изобретения

1. Хранилище почвогрунтов и растительных остатков, загрязненных изотопами стронция-90 и цезия-137, выполненное в виде котлована с размещенным на стенках и дне слоем глины, отличающееся тем, что в качестве глины он содержит слой монтмориллонитовой глины, на котором размещены слой золы с порошком бурого железняка и слой щебенки гипса с известняковой щебенкой.

2. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что каждый двухкомпонентный слой содержит ингредиенты в соотношении 1:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к емкостям-хранилищам почвогрунтов и растительных остатков, загрязненных радиоактивными изотопами стронция и цезия, и может быть использовано для сооружения системы техногенных геохимических барьеров, ограничивающих распространение в поверхностных, подземных водах и грунтах радиоактивных изотопов.

Известен приповерхностный способ захоронения радиоактивных отходов (РО) в бетонированных траншеях, в которые помещаются контейнеры со слабоактивными отходами. Известен способ захоронения РО в шахтах, горизонтальных подземных горных выработках и в буровых скважинах, где размещаются контейнеры со средне- и высокоактивными РО (Ядерная энергия, окружающая среда и человек. Международное агентство по атомной энергии. Вена, 1986 г., с. 109-129).

В обоих случаях для лучшей изоляции контейнеров с отходами от окружающей среды устраиваются инженерные (техногенные) барьеры из слабопроницаемых для водных растворов глин, иногда с примесью песчаной фракции (чаще кварцевого песка). Этот материал помещается в днище могильника, между контейнерами и стенками хранилища, а также для перекрытия могильника сверху.

Недостатком этого хранилища является сложная по структуре и дорогая изоляция для хранения емкостей с РО.

Известно сооружение для реализации способа складирования радиоактивных хвостов, которое осуществляют следующим образом: первоначально производят подготовку (планировку) выемки размерами, например, 500х300х30 м и ее покрытие полиэтиленовой пленкой. Затем производят формирование двух дамб из гальки, высотой, например, 4 м. Причем в нижней части верхней дамбы формируют перепускной трубопровод, а боковые поверхности дамб покрывают антифильтрационным слоем - полиэтиленовой пленкой. Перед верхней дамбой формируют слой из дробленых цеолитов мощностью 2,5 м и высотой 3 м, в верхней части которого закладывают сеть перфорированного трубопровода (пат. РФ N 2090946, МПК G 21 F 9/24, 20.09.97 г.). Данное устройство взято в качестве прототипа для предлагаемого изобретения.

Недостатками известного сооружения являются конструктивная сложность и дороговизна используемых материалов.

Задачей создания изобретения является сооружение простой, надежной конструкции емкости-хранилища в естественных рыхлых грунтах для хранения и самоочищения почвогрунтов и растительных остатков, загрязненных изотопами: стронций-90 и цезий-137.

Поставленная задача решается с помощью хранилища для почвогрунтов и растительных остатков, загрязненных радиоактивными изотопами стронция и цезия, выполненного в виде котлована с размещенным на его стенках и дне слоем глины.

Отличительная особенность хранилища состоит в том, что в качестве глины используют слой монтмориллонитовой глины, на котором размещены слой золы с гетитом-порошком бурого железняка, и слой щебенки гипса с известняковой щебенкой. При этом компоненты двухкомпонентных изоляционных слоев взяты в соотношении 1:1.

На чертеже представлен поперечный разрез хранилища-могильника твердых отходов с радионуклидами: стронций-90 и цезий-137. Хранилище выполнено в виде котлована в рыхлом грунте 1. Многослойная изоляция стенок и дна (система техногенных геохимических барьеров) состоит: из слоя 2-монтмориллонитовая глина, слоя 3-механической смеси золы с порошком бурого железняка или красного шлама в соотношении 1:1, слоя 4-щебень гипса (Ca SO₄2H₂O) или ангидрита (CaSO₄). В хранилище размещен почвогрунт или растительные остатки 5, загрязненные радионуклидами стронция и цезия. Борта хранилища окружены отсекающей грунтовой обваловкой 6.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в хранилище создается сложная система техногенных геохимических барьеров, которые в виде слоев разного вещественного состава укладываются на дне и стенках котлована в следующей последовательности. На дно котлована и стенки его укладывается слой монтмориллонитовой глины 2, который выполняет роль инфильтрационного и сорбционного геохимического барьера: он задерживает инфильтрационный поток атмосферных осадков и сорбирует проникшие через слои 4 и 3 катионы стронция и цезия.

Затем насыпается слой 3 золы с порошком бурого железняка в соотношении 1:1. Смесь многофункциональна: она создает щелочной геохимический барьер, на котором коагулируют содержащие стронций и цезий фульвиновые комплексы. Он выполняет задачу сорбционного геохимического барьера, на котором задерживаются радионуклиды стронция и цезия. Слой 3 располагается на монтмориллонитовой глине 2 и состоит из смеси золы и бурого железняка в соотношении 1: 1. Он является щелочным геохимическим барьером, ибо зола создает щелочную среду. Здесь коагулируют фульвиновые комплексы, содержащие радионуклиды стронция и цезия. Гетит, содержащийся в слое 3, выполняет роль сорбционного геохимического барьера: он задерживает катионы стронция и цезия, поступившие из слоя 4. На слой 3 укладывается щебенка гипса (CaSO₄2H₂O) или ангидрита (CaSO₄). При растворении этих минералов в раствор поступают ионы SO₄^2-, которые осаждают Sr²⁺ на сульфатном геохимическом барьере и задерживают стронций в этом слое в форме мелких нерастворимых кристалликов SrSO₄.

Слой 4 является субстратом, на который укладываются почвогрунт или растительные остатки 5, загрязненые изотопами стронций-90 и цезий-137.

В предлагаемой конструкции хранилища-могильника почвогрунтов или растительных остатков, загрязненных радионуклидами стронций-90 и цезий-137, самоочищение атмосферных дождевых или снежных осадков, промывающих загрязненные радионуклидами вещества, осуществляется на всем протяжении их миграции через систему техногенных геохимических барьеров, созданную в хранилище.

Котлован-хранилище является простым по конструкции и состоит из доступной и дешевой изоляции с использованием природных продуктов.

Изобретение может быть использовано при рекультивации земель в зоне техногенного загрязнения их радионуклидами стронция и цезия.