Изучение фильтрационных свойств барьеров безопасности для захоронения радиоактивных отходов на примере глиноземистого бетона

Abstract

Представленная работа − результат изучения фильтрационных свойств материалов инженерных барьеров безопасности для пункта приповерхностного захоронения радиоактивных отходов 3 и 4 классов, а также оценки расчетного гидрогеологического моделирования нескольких пунктов приповерхностного захоронения радиоактивных отходов на соответствие отдельным положениям действующей нормативной документации в области использования атомной энергии. Поскольку состав применяемых материалов для инженерных барьеров безопасности различен, прогнозные расчеты времени деградации материалов с использованием термодинамических констант могут иметь высокую погрешность (300 % и более), а длительный контакт инженерных барьеров безопасности с природными водами или растворами хранилищ, может привести к изменению состава, пористости барьерного материала и, как следствие, к изменению фильтрационных, сорбционных, прочностных свойств и параметров инженерных барьеров безопасности, то подходы к изучению эволюции слабопроницаемых материалов барьеров, при различных инженерно-геологических условиях на период долгосрочного применения инженерных барьеров безопасности, требуют проработки. Предложен методический подход к длительным фильтрационным опытам в образцах инженерных барьеров безопасности, на примере цементного камня, модифицированного добавкой глины, представлены результаты регистрации расхода фильтрации через образец, после чего выполнена оценка изменения состава образца и структуры его порового пространства. Применена модель равновесного растворения для расчета обратной задачи − по времени растворения гидроксида кальция в образце на момент возросшего расхода фильтрации оценена потеря кальция в твердой фазе, с учетом чего выполнен прямой расчет − времени деградации барьера нужной толщины при скорости фильтрации возможной в условиях захоронения. Изменение свойств материалов в ИББ, показанное в настоящей работе согласуются с работами других исследователей, а подход может успешно применяться для изучения эволюции барьерных материалов − подтверждения срока службы инженерных барьеров безопасности и обоснования интенсивности выхода радионуклидов за их пределы. Работа демонстрирует методическую возможность оценки длительной устойчивости изолирующих свойств барьеров с учетом экспериментальных данных и моделирования кинетики растворения компонентов. Экспериментальные оценки являются основным источником информации в отношении обоснования срока службы барьеров безопасности.

Keywords

• эволюция барьерных материалов
• внешние воздействия
• противофильтрационный экран
• противофильтрационная завеса
• захоронение радиоактивных отходов
• коэффициент фильтрации