Пропустить команды ленты
Пропустить до основного контента
SharePoint
Отчет лаборатории радиохимии окружающей среды за 2011 год.
 
Глава 1. Наиболее важные результаты фундаментальных научных исследований.
 
1.1. Разработана новая физико-химическая модель миграции радионуклидов в почвах с учетом процессов сорбции и режима поступления экотоксикантов на поверхность. Применение данной модели позволило рассчитать коэффициенты миграции плутония для почв ближней зоны хранилища радиоактивных отходов Кирово-Чепецкого химического комбината.
Для расчета коэффициентов миграции радионуклидов обычно применяют модель одноразового загрязнения поверхности полубесконечной среды. Однако использование данной модели ограничено узким кругом природных систем, подвергшихся загрязнению в результате аварий, и часто наблюдаемым явлением выноса радионуклидов из элювиального горизонта и вторичного концентрирования в верхней части иллювиального горизонта. Поэтому указанная модель не адекватно описывает распределение радионуклидов по почвенному профилю для «старых» долговременных хранилищ и предприятий ядерного-топливного цикла. В результате проведенных в 2011 году исследований была разработана физико-химическая модель миграции радионуклидов в почвах с учетом процессов сорбции и режима поступления экотоксикантов на поверхность.
Пригодные для сравнения с экспериментальными данными выражения были получены при малых или больших параметрах проникновения радионуклидов.
Было показано, что при малых глубинах проникновения (x) и постоянной скорости подачи загрязнений на поверхность должна наблюдаться корневая зависимость количества радионуклида в горизонте почвы от времени и прямопропорциональная от х. Этот случай должен соответствовать долговременным хранилищам (большие t) с хорошо организованной системой притивомиграционной защиты.
При значительных глубинах проникновения (высокие коэффициенты миграции) реализуется выражение для количества радионуклида в почвенном горизонте x, внешне сходное с моделью одномерной диффузии в квазибесконечность. В этом случае логарифм концентрации радионуклида в горизонте пропорционален x2.
Применение данной модели позволило рассчитать коэффициенты миграции плутония для почв ближней зоны хранилища радиоактивных отходов Кирово-Чепецкого химического комбината.
 
1.2. Определена эффективность сорбции актинидов на малорастворимых гуминовых препаратах (ГП), химически модифицированных реакциями оксимитилирования и карбоксилирования. Модифицированные ГП были получены из коммерчески доступного гуминового удобрения «Эдагум». Примененные схемы модификации природных гуминовых веществ оказались весьма успешными - все модифицированные ГП более эффективно сорбируют актиниды, чем ГКисх. Это позволяет создавать инженерные геохимические барьеры на пути миграции самых токсичных радионуклидов – плутония и трансплутониевых элементов.
Проведенные ранее детальные исследования и расчеты коэффициентов миграции плутония в почвах показали, что последние сильно зависят от содержания в почвах гумусового вещества. Учитывая доступность и относительно низкую цену гумусовых препаратов возникает возможность создания эффективных противомиграционных барьеров на основе модифицированных гуминовых производных.
Модифицированные препараты гуминовых кислот (ГК) были получены из коммерчески доступного гуминового удобрения «Эдагум». Сертификат соответствия препарата Росс. Ru. ПН52.НО1192. Для получения модифицированных ГК  сотрудниками Тульского педагогического университета были разработаны способы проведения реакций оксиметилирования (ОМГК) и карбоксилирования (КШГК). Примененные схемы модификации природных ГК оказались весьма успешными - все модифицированные ГП более эффективно сорбируют актиниды, чем ГКисх. Как показали проведенные исследования плутоний и уран значительно лучше связаны с ОМГК препаратами. Наибольшую эффективность для сорбции америция показал препарат КШГК-2. Для извлечения нептуния (V) препаратами ГК наиболее эффективными оказались все 3 препарата, подвергшиеся карбоксилированию. Причем коэффициенты сорбции нептуния для этих препаратов, значительно превышают соответствующие величины для урана и плутония и ровны коэффициентам сорбции америция.
При длительном промывании водой почв с внесенными ГП, помещенных в колонки, наблюдается перераспределение  радионуклидов в пределах колонок, что указывает на наличие миграции радионуклидов. Для практически всех колонок наблюдается снижение содержания радионуклидов в верхней их части и концентрирование радионуклидов в средней части колонок. В почвах с внесенными в них модифицированными ГП, наблюдается также накопление радионуклидов и в верхней части колонок. Это говорит о том, что миграция плутония в этих колонках существенно замедленна. Определено, что при создании противомиграционных барьеров наиболее оптимально вносить модифицированные ГП в количестве не превышающим соотношение почва:ГП = 30:1.
 
1.3. Изучена сорбция нептуния из модельных и загрязненных природных подземных вод (ФГУП ПО Маяк, Карачаевский ореол загрязнения) на углеродных нанотрубках «Таунит». Из раствора модельной грунтовой воды нептуний извлекается НТ «Таунит» с невысокими степенями сорбции. При проведении процесса сорбции из раствора карбоната аммония с добавками органических веществ было установлено, что степень извлечения нептуния не зависит от добавок гуминовой кислоты и ацетата. В то же время степень извлечения существенно повышается при добавлении оксалата и цитрата аммония. Учитывая высокое содержание последних в загрязненных грунтовых водах Карачаевского ореола, это позволяет модифицировать НТ «Таунит» соответствующими органическими лигандами и использовать этот препарат для выделения и концентрирования нептуния из загрязненных природных вод.
Нептуний является одним из наиболее подвижных радиомигрантов, причем коэффициенты его накопления различными видами растительности превышают значения для других трансурановых элементов. Однако при анализе природных вод необходимо предварительное проведение концентрирования нептуния из достаточно больших объемов воды без корректировки значения pH и добавления других реагентов. Эта задача существенно усложняется при проведении радиоэкологического мониторинга подземных вод Карачаевского ореола загрязнения (ФГУП ПО Маяк), поскольку последние содержат до 80 г/л солей нитратов, ацетатов и оксалатов. В 2011 году было проведено исследование процессов сорбции нептуния на НТ «Таунит» из загрязненных подземных вод в зависимости от содержания в них природных и техногенных веществ.
При проведении процесса сорбции из модельной грунтовой воды с добавками органических веществ было установлено, что степень сорбции не зависит от добавок гуминовых кислот и ацетата. В то же время степень сорбции из смеси карбонат-ионов и оксалат-ионов, хотя и ниже, чем из чистого оксалата аммония, но достаточно высокая. Было установлено, что наиболее высокая степень сорбции наблюдается в присутствии цитрат-ионов. Модифицированный препарат НТ «Таунит» получали путем контакта НТ (0,5 г) с 1,44*10-3М раствором цитрата аммония (V = 50 мл) в течении 2 часов, затем твердую фазу трижды промывали дистиллированной водой (V=100 мл).
Было установлено, что нептуний достаточно эффективно сорбируется на модифицированном препарате НТ (общая степень выделения 98,0%, потери на стадии промывки 2,6%), однако степень сорбции начинает резко снижаться при увеличении соотношения фаз до 1 л/г. Это может объяснятся конкурентной сорбцией других элементов, так как анализируемые грунтовые воды содержат значительное количество техногенных веществ. После сорбции нептуния на НТ «Таунит» он полностью выделяется несколькими мл концентрированной азотной кислоты.