На сегодняшний день проблема утилизации радиоактивных отходов является ключевой на пути развития атомной промышленности. При этом наибольшую опасность представляют высокоактивные радиоактивные отходы, которые содержат долгоживущие радионуклиды и подлежат долговременному глубинному захоронению. Учёные ГЕОХИ РАН, совместно с коллегами из Института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН и МГУ и М.В. Ломоносова, провели исследование сорбционных свойств вмещающих пород Нижнеканского гранитоидного массива участка «Енисейский» (Красноярский край), который был выбран в качестве площадки для создания подземного хранилища радиоактивных отходов. Было показано, что вторичные минеральные фазы, заполняющие трещины пород, играют главную роль в удерживании наиболее опасных радионуклидов Cs, Sr и Am. Лучший сорбционный эффект по отношению к цезию и стронцию дает вторичный минерал хлорит. Результаты опубликованы в журнале Energies.

Данная работа была направлена на изучение удерживающих свойств вмещающих пород, которые являются последним природным барьером, препятствующим попаданию радионуклидов в окружающую среду в рамках концепции по обращению с радиоактивными отходами при их подземном захоронении. Наиболее опасные радионуклиды - Cs, Sr и Am. Их изучали на минеральных фазах пород, заполняющих трещиноватые зоны, которые являются основными путями миграции радионуклидов. Сорбционные свойства вмещающих пород были изучены на примере реального цельного образца горной породы с участка «Енисейский», поверхность которого контактировала с растворами, содержащими изученные радионуклиды. Исследуемый образец характеризовался неоднородным минеральным составом и наличием трещиноватых зон. В результате контакта растворов с исследуемым образцом породы были получены количественные параметры удерживания Cs, Sr и Am на поверхности образца, а также изучено распределение радионуклидов на минеральных фазах поверхности образца с установлением сорбционной эффективности каждого минерала.

Отмечено, что сорбционная способность образца породы по отношению к радионуклидам увеличивается в ряду Sr < Cs < Am, где америций является наиболее удерживаемым радионуклидом. Показано, что вторичные минеральные фазы, заполняющие трещины, играют главную роль в удерживании радионуклидов. Наиболее сорбционно-эффективной минеральной фазой по отношению к цезию и стронцию является вторичный минерал хлорит. Цеолит обладает средней сорбционной эффективностью по отношению к данным радионуклидам. Исключение составил америций, который сорбировался практически на все минеральные фазы с одинаковой эффективностью. На основании экспериментальных данных было проведено моделирование, в результате которого оценена глубина проникновения растворов, содержащих изученные радионуклиды, в толщу образца породы.

Подробнее: A.A. Rodionova, V.G. Petrov, I.E. Vlasova, K.B. Rozov, I.M. Nevolin, V.O. Yapaskurt, V.G. Rumynin, S.N. Kalmykov (2022) Sorption and Spatial Distribution of 137Cs, 90Sr and 241Am on Mineral Phases of Fractured Rocks of Nizhnekansky Granitoid Massif, Energies, 15(19), 7440, https://doi.org/10.3390/en15197440