geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-4-143-152geolmsu-615Research ArticleСТАТЬИARTICLESПриродные глинистые грунты как материалы для создания инженерных барьеров безопасности при захоронении радиоактивных отходовNatural clay soils as materials for creating engineering safety barriers during radioactive waste disposal.КулешоваМ. Л.KuleshovaM. L.rita5715@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2821-9229ШимкоТ. Г.ShimkoT. G.tshimko@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4358-4419ДанченкоН. Н.DanchenkoN. N.nataly_danch@mail.ruАвилинаИ. В.AvilinaI. V.avili7@yandex.ruСтепановаН. Ю.StepanovaN. Yu.snonnay@mail.ruСергеевВ. И.SergeevV. I.Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State University, MoscowRussian FederationПочвенный институт имени В.В. ДокучаеваРоссияSoil Institute named after V.V. DokuchaevRussian Federation20232609202304143152Copyright © Кулешова М.Л., Шимко Т.Г., Данченко Н.Н., Авилина И.В., Степанова Н.Ю., Сергеев В.И., 20232023Кулешова М.Л., Шимко Т.Г., Данченко Н.Н., Авилина И.В., Степанова Н.Ю., Сергеев В.И.Kuleshova M.L., Shimko T.G., Danchenko N.N., Avilina I.V., Stepanova N.Y., Sergeev V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/615

Выполнены исследования по оценке двух природных глинистых грунтов в качестве перспективных материалов для создания барьеров безопасности при захоронении РАО. Изучены показатели состава, влияющие на поглощающие свойства глин. Поглощающая способность грунтов исследована в динамических условиях на колонках в отношении Cs, Sr, U, Th, Ba (аналог Ra), Nd и Dy (аналоги Am-241, Cm-244) которые могут присутствовать в РАО III и IV класса опасности. Полученные экспериментально миграционные параметры (эффективная пористость, эффективный коэффициент дисперсии, сорбционная емкость грунтов) использованы при прогнозном математическом моделировании для сравнительной оценки эффективности барьеров безопасности из рассмотренных материалов и возможности их применения.

The studies have been carried out to evaluate two natural clay soils as promising materials for creating safety barriers for radioactive waste disposal. Composition indicators affecting the absorbing properties of clays have been studied. The absorption capacity of soils was studied under dynamic conditions on columns in relation to Cs, Sr, U, Th, Ba (analogue of Ra), Nd and Dy (analogues of Am-241, Cm-244) which may be present in radioactive waste of III and IV hazard classes. The experimentally obtained migration parameters (effective porosity and effective dispersion coefficient, as well as the sorption capacity of the soils) are used in predictive mathematical modeling for a comparative assessment of the effectiveness of safety barriers from the considered materials and the possibility of their usage.

сорбцияинженерные барьеры безопасностирадионуклидыпредельно допустимое время эксплуатации барьераsorptionengineering safety barriersradionuclidesmaximum allowable operating time of a safety barrierРабота выполнена в рамках Государственного задания по госбюджетной теме № 5-7, № ЦИТИС АААА-А16-116033010108-8.ReferencesАндерсон Е.Б., Савоненков В.Г., Шабалев С.И. Глины как геологическая среда для изоляции радиоактивных отходов. СПб.: РОСАТОМ, 2012. 215 с.Андерсон Е.Б., Савоненков В.Г., Шабалев С.И. Глины как геологическая среда для изоляции радиоактивных отходов. СПб.: РОСАТОМ, 2012. 215 с.Захарова Е.В., Козырев А.С., Зубков А.А., Аверьянов Б.Ю. Создание внешних барьеров безопасности как способ предотвращения миграции радионуклидов из хранилищ РАО // Тематический сборник «Росатома» «Ядерная и радиационная безопасность России». М.: Энергопроманалитика, 2012. Вып. 13. С. 133–139.Захарова Е.В., Козырев А.С., Зубков А.А., Аверьянов Б.Ю. Создание внешних барьеров безопасности как способ предотвращения миграции радионуклидов из хранилищ РАО // Тематический сборник «Росатома» «Ядерная и радиационная безопасность России». М.: Энергопроманалитика, 2012. Вып. 13. С. 133–139.Крупская В.В., Бирюков Д.В., Белоусов П.Е. и др. Применение природных глинистых материалов для повышения уровня ядерной и радиационной безопасности объектов ядерного наследия // Радиоактивные отходы. 2018. № 2 (3). С. 30–43.Крупская В.В., Бирюков Д.В., Белоусов П.Е. и др. Применение природных глинистых материалов для повышения уровня ядерной и радиационной безопасности объектов ядерного наследия // Радиоактивные отходы. 2018. № 2 (3). С. 30–43.Кулешова М.Л., Данченко Н.Н., Сергеев В.И., Шимко Т.Г. Свойства бентонитов как материалов для создания сорбционных барьеров. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2014. № 5. С. 87−95.Кулешова М.Л., Данченко Н.Н., Сергеев В.И., Шимко Т.Г. Свойства бентонитов как материалов для создания сорбционных барьеров. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2014. № 5. С. 87−95.Лехов А.В. Физико-химическая гидрогеодинамика. М.: КДУ, 2014. 500 с.Лехов А.В. Физико-химическая гидрогеодинамика. М.: КДУ, 2014. 500 с.Линге И.И., Иванов А.Ю., Казаков К.С. О системных мерах по расширению применения глиняных материалов на объектах атомной отрасли // Радиоактивные отходы. 2018. № 4 (5). С. 33–41.Линге И.И., Иванов А.Ю., Казаков К.С. О системных мерах по расширению применения глиняных материалов на объектах атомной отрасли // Радиоактивные отходы. 2018. № 4 (5). С. 33–41.Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. М.: Недра, 1986. 208 c.Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. М.: Недра, 1986. 208 c.Мартынов К.В., Захарова Е.В., Дорофеев А.Н. и др. Использование глинистых материалов для создания защитных барьеров радиационно опасных объектов // Радиоактивные отходы. 2020а. № 3 (12). С. 39–53.Мартынов К.В., Захарова Е.В., Дорофеев А.Н. и др. Использование глинистых материалов для создания защитных барьеров радиационно опасных объектов // Радиоактивные отходы. 2020а. № 3 (12). С. 39–53.Мартынов К.В., Захарова Е.В., Дорофеев А.Н. и др. Функциональные свойства глинистых материалов для защитных барьеров радиационно опасных объектов // Радиоактивные отходы. 2020б. № 4 (13). С. 42–57.Мартынов К.В., Захарова Е.В., Дорофеев А.Н. и др. Функциональные свойства глинистых материалов для защитных барьеров радиационно опасных объектов // Радиоактивные отходы. 2020б. № 4 (13). С. 42–57.Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Уран. Аналитический обзор. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2014. 127 с.Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Уран. Аналитический обзор. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2014. 127 с.Семенкова А.С., Ильина О.А., Крупская В.В. и др. Сорбция радионуклидов на глинистых минералах-компонентах инженерных барьеров безопасности // Вестник МГУ. Сер. 2. Химия. 2021. Т. 62, № 5. С. 425–434.Семенкова А.С., Ильина О.А., Крупская В.В. и др. Сорбция радионуклидов на глинистых минералах-компонентах инженерных барьеров безопасности // Вестник МГУ. Сер. 2. Химия. 2021. Т. 62, № 5. С. 425–434.Сергеев В.И., Данченко Н.Н., Кулешова М.Л. и др. Оценка эффективности песчано-гелевого материала как сорбционного экрана на пути миграции радионуклидов // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика ядерных реакторов». 2009а. № 1. С. 42–48.Сергеев В.И., Данченко Н.Н., Кулешова М.Л. и др. Оценка эффективности песчано-гелевого материала как сорбционного экрана на пути миграции радионуклидов // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика ядерных реакторов». 2009а. № 1. С. 42–48.Сергеев В.И., Кулешова М.Л., Петрова Е.В., Свиточ Н.А Апробирование методики оценки защищенности подземных вод на примере золохранилища Артемовской котельной // Геоэкология. 2009б. № 4. С. 321–329.Сергеев В.И., Кулешова М.Л., Петрова Е.В., Свиточ Н.А Апробирование методики оценки защищенности подземных вод на примере золохранилища Артемовской котельной // Геоэкология. 2009б. № 4. С. 321–329.Сергеев В.И., Сквалецкий М.Е., Кулешова М.Л. Оценка грунтовой толщи как геохимического барьера на пути миграции токсичных загрязнителей. География. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. С. 285–296. (Программа «Университеты России»)Сергеев В.И., Сквалецкий М.Е., Кулешова М.Л. Оценка грунтовой толщи как геохимического барьера на пути миграции токсичных загрязнителей. География. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. С. 285–296. (Программа «Университеты России»)Сергеев В.И., Шимко Т.Г., Кулешова М.Л. и др. Методика оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения в районах складирования отходов атомной промышленности // Вопросы атомной науки и техники: Научно-технический сб. Сер. «Физика ядерных реакторов». Рос. Научн. центр «Курчатовский институт» ФГУП «РФЯЦ–ВНИИПИ». М., 2004. С. 31–36.Сергеев В.И., Шимко Т.Г., Кулешова М.Л. и др. Методика оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения в районах складирования отходов атомной промышленности // Вопросы атомной науки и техники: Научно-технический сб. Сер. «Физика ядерных реакторов». Рос. Научн. центр «Курчатовский институт» ФГУП «РФЯЦ–ВНИИПИ». М., 2004. С. 31–36.Сергеев В.И., Шимко Т.Г., Кулешова М.Л. и др. Методика количественной оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения в районах захоронения токсичных и радиоактивных отходов. Авторское свидетельство № 8570 от 17 мая 2005 г.Сергеев В.И., Шимко Т.Г., Кулешова М.Л. и др. Методика количественной оценки степени защищенности подземных вод от загрязнения в районах захоронения токсичных и радиоактивных отходов. Авторское свидетельство № 8570 от 17 мая 2005 г.Шестаков В.М. Гидродинамика. М.: Изд-во МГУ, 1995. 369 с.Шестаков В.М. Гидродинамика. М.: Изд-во МГУ, 1995. 369 с.Petrova Е.V., Sergeev V.I., Shimko T.G. Mathematical modeling of a migration process and forecasting solutions for one-, two-, threelayer subsoil of the aeration zone // Applied Geochemistry. 1996. Vol. 11. Iss. 1–2. P. 305–309.Petrova Е.V., Sergeev V.I., Shimko T.G. Mathematical modeling of a migration process and forecasting solutions for one-, two-, threelayer subsoil of the aeration zone // Applied Geochemistry. 1996. Vol. 11. Iss. 1–2. P. 305–309.Roy W.R., Drapac I.G., Chou S.F.J., Griffin R.A. Batchtype procedures for estimating soil adsorption of chemicals. EPA/530-SW-87-006-F, Office of solid waste and emergency response, U.S. Environmental Protection Agency, 1991. Washington, D.C.Roy W.R., Drapac I.G., Chou S.F.J., Griffin R.A. Batchtype procedures for estimating soil adsorption of chemicals. EPA/530-SW-87-006-F, Office of solid waste and emergency response, U.S. Environmental Protection Agency, 1991. Washington, D.C.Serne R.J., Relyea J.F. The Status of Radionuclide Sorption-Desorption Studies Performed by the WRIT Program. In The Technology of high-level Nuclear Waste Disposal, 1981. Vol. 1. P. 203–254, DOE/TIC-621, Technical Information Center, U.S. Department of Energy, Oak, Ridge, Tennessee.Serne R.J., Relyea J.F. The Status of Radionuclide Sorption-Desorption Studies Performed by the WRIT Program. In The Technology of high-level Nuclear Waste Disposal, 1981. Vol. 1. P. 203–254, DOE/TIC-621, Technical Information Center, U.S. Department of Energy, Oak, Ridge, Tennessee.Contaminant Geochemistry and Kd Values. General // Understanding Variation in Partition Coefficient, Kd. Values. Volume I. The Kd Model, Methods of Measurement, and Application of Chemical Reaction Codes: EPA 402-R-99-004A / US EPA, US DOE. — Washington, DC, 1999. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-05/documents/402-r-99-004a.pdf (accessed: 30.11.2022)Contaminant Geochemistry and Kd Values. General // Understanding Variation in Partition Coefficient, Kd. Values. Volume I. The Kd Model, Methods of Measurement, and Application of Chemical Reaction Codes: EPA 402-R-99-004A / US EPA, US DOE. — Washington, DC, 1999. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-05/documents/402-r-99-004a.pdf (accessed: 30.11.2022)Contaminant Geochemistry and Kd Values. General // Understanding Variation in Partition Coefficient, Kd. Values. Volume II: Review of Geochemistry and Available Kd Values for Cadmium, Cesium, Chromium, Lead, Plutonium, Radon, Strontium, Thorium, Tritium (3H), and Uranium. EPA 402-R-99-004B / US EPA, US DOE. Washington, DC, 1999. P. 5.1–5.4. URL: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-05/documents/402-r-99-004b.pdf (accessed: 30.11.2022).Contaminant Geochemistry and Kd Values. General // Understanding Variation in Partition Coefficient, Kd. Values. Volume II: Review of Geochemistry and Available Kd Values for Cadmium, Cesium, Chromium, Lead, Plutonium, Radon, Strontium, Thorium, Tritium (3H), and Uranium. EPA 402-R-99-004B / US EPA, US DOE. Washington, DC, 1999. P. 5.1–5.4. URL: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-05/documents/402-r-99-004b.pdf (accessed: 30.11.2022).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.