STUDY OF TRITIUM MIGRATION AND RETENTION MECHANISMS IN THE GEOLOGICAL ENVIRONMENT (BY THE EXAMPLE OF THE KYIV RADIOACTIVE WASTE STORAGE FACILITY)
DOI:
https://doi.org/10.15407/geotech2021.34.045Keywords:
radioactive waste, tritium, clay minerals, natural barriers, hydrogen.Abstract
Radioactive waste storage facilities (RWSF) are a potential source of tritium in the biosphere. Engineered concrete constructions are not sufficiently reliable forasmuch as water leaks contaminated with tritium from the storage facilities into the geological environment has been detected. The barrier properties of the natural environment at the storage sites are determined by the ability to absorb and retain heavy isotopes of hydrogen during a considerable period of time and thus exclude its circulation in the biosphere. Various elements of the natural ecosystem take part in the absorption of tritium – the geological environment, soil organic matter, annual and perennial vegetation, micro- and macrobiota. A certain part of tritium in the gaseous and aerosol form is released into the air. The highest concentrations of tritium are recorded in the area close to the concrete radioactive waste (RW) storage facilities, where the vapor-gas emanation plume is least dispersed. With distance from the storage facilities, the tritium concentration in the soil humus layer significantly decreases due to the spatial dispersion of the tritium in the atmospheric plume. Tritium from the air enters the soil with the atmospheric precipitation and is partially retained in the humified layer of the soil. Most of the tritium from the atmospheric precipitation is transported by the vertical infiltration flow through the sedimentary layers represented by loess sandy loams and loams, where it is finally retained. In the area close to RWSFs, the concentration of heavy hydrogen isotope in pore, interstitial and film water (1 fraction) is up to 87 % of its total content in an elementary block. In the more tightly bound forms (2 and 3 fractions), it is 9 % and 4 %, respectively. Farther from the RW storage facilities in the predominant air flow direction, the tritium concentration in free water decreases to 75 %. In this area, more intensive redistribution of tritium between the structural sites is observed. At the more distant monitoring points (wells), from 25 % to 37 % of the total tritium amount in the soils is retained in more tightly bound forms in the structure of rock-forming, mainly clay minerals.
References
Виды воды в горных породах и минералах. https://studref.com/353562/geografiya/vidy_vody_gornyh_porodah_mineralah.
Визначення міграції тритію в місцях розміщення ПТЛРВ та ПЗРВ та пи умовах використання біогехімічних бар’єрів. № 14/53 Н-99. Відп. викон. Пушкарьов О. В. Київ, 2001. 96 с.
Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. Смоленск, Ойкумена. 2002. 288 с.
Грег С., Синг Л. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. Москва: Мир. 1984. 310 с.
Полынов В. Б. Избранные труды. Москва: Изд. АН СССР. 1956. 751 с.
Пушкарев А. В., Руденко И. М., Скрипкин В. В. Адсорбция трития из водных растворов термически обработаными глинистыми минералами. Вісник Київського національного університету, (Геологія). Київ, 2015, 71. с. 43 – 48.
Пушкарев А.В., Долин В.В., Литовченко А.С. та ін. Изотопно-водородный обмен при фильтрации тритиевой воды через бентонито-песчаную смесь. Методи хімічного аналізу. Зб. Наук. праць. Хроматографічне товариство України. Київ, 2008. с. 53-65.
Пушкарев А.В., Долин В.В., Приймаченко В.М., Бобков В.М., Пушкарева Р.А. Кинетика изотопно-водородного обмена в бентонито-песчаной смеси. Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2007. Вип.15. с. 27-36.
Пушкарев А.В., Пушкарева Р.А., Литовченко А.С., Колтунов Б.Г. Буферные свойства геологической среды в местах размещения хранилищ тритийсодержащих радиоактивных отходов. Збірник наукових праць Державного наукового центру радіогеохімії навколишнього середовища. Сер.Техногенно-екологічна безпека навколишнього середовища. Київ, 2000. Вип. 1. с. 117-127.
Пушкарьов О. В., Руденко І. М., Долін В. В. (мол.), Приймаченко В. М. Сепіоліт-цеолітові композити як потенційні водопроникні реакційні бар’єри. Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2014. Вип.23. С.75 -84.
Пушкарьов О.В, Руденко І.М., Кошелєв М.В., Скрипкін В.В., Долін В.В. (мол), Приймаченко В.М Мінеральний адсорбент тритію на основі сапоніту та цеоліту. Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2016. Вип.25. C.38-48.
Пушкарьов О.В., Литовченко А.С., Пушкарьова Р.О., Яковлєв Е.О. Динаміка накопичення тритію в мінеральному середовищі. Мінеральні ресурси України, 2003, № 3. с. 42-45.
Пушкарьов О.В., Приймаченко В.М. Взаємодія тритієвої води з глинистими мінералами. Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2010. Вип.18. C.149 -158.
Пушкарьов О.В., Пушкарьова Р.О., Яковлєв Є.О., Колтунов Б.Г., Приймаченко В.М. Атмогеоміграція тритію зі сховищ радіоактивних відходів і його розподіл у грунтово-рослинному комплексі. Мінеральні ресурси України, 2004, № 1. с. 39-41.
Пушкарьов О.В., Яковлєв Є.О., Пушкарьова Р.О., Колтунов Б.Г., ЛетучийО.М. та ін. Гідрогеоміграція тритію в місцях розміщення сховищ РАВ. Мінеральні ресурси України, 2003, № 2. с. 38-40.
Пушкрьов О.В., Приймаченко В.М. Золкін І.О. Властивості бентоніто-цеолітових композитів щодо вилучення тритію з тритієвої води. . Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. Київ, 2012. Вип.20. С. 98 -107.
Руденко І.М., Пушкарьов О.В., Долін В.Віт., Зубко О.В., Гречановська О.Є. Тритієвий індикатор ефективності термомодифікації адсорбційних властивостей кліноптилоліту. . Мінералогічний журнал. Київ, 2017. Т.39, 2. С. 64-74.
Ichikawa Y., Kawamura K., Fujii N., Kitayama K. Microstructure and micro/macro-diffusion behavior of tritium in bentonite. Applied Clay Science, 2004. 26. P. 75– 90.