Радиационно-экологическая обстановка в районе размещения Обнинского регионального хранилища радиоактивных отходов

Рис . 1. Схема старого хранилища РАО.

– ёмкости хранения ТРО; © – ёмкость для хранения ЖРО;   – наблюдательные скважины;

• – точки опробования;     – горизонтали;     – дорога.

Таблица 1

Результаты измерения ⁹⁰Sr в пробах воды , отобранных в районе размещения хранилища ( Бк / л )

Дата пробоотбора	Скважина № 4	Ручей	Болото
08.10.1998 г.	40±4	-	-
08.12.1998 г.	100±5	-	-
29.12.1998 г.	-	2±1	2±1
11.05.1999 г.	-	10±2	3±1
25.05.1999 г.	110±5	-	-

В июне 1999 г. было проведено частичное вскрытие ёмкостей хранения РАО с целью выяснения причин обнаруженного увеличения концентрации стронция. В ходе осмотра объектов хранилища было обнаружено, что поступление радионуклидов за пределы аварийной ёмкости № 4 происходило как из-под верхних защитных плит за счёт её переполнения атмосферными осадками через неплотности в гидроизоляции верхнего периметра, так и через обнаруженную у дна течь. В 1999 г. проведён комплекс защитных инженерных мероприятий по снижению экологической нагрузки на окружающую среду.

Согласно результатам ранее проведённых и нынешних исследований [1, 2, 4, 5] в настоящее время на территории прилегающего к рассматриваемому объекту притеррасного понижения имеются локальные очаги радиоактивного загрязнения компонентов геосистем (вод, почв, растительности) техногенным радионуклидом 90Sr. В водах верховодки, выходящей из- под хранилища, отмечается высокий уровень объёмной активности 90Sr (до 110 Бк/л). Значительное содержание радиоактивного стронция так же было обнаружено в почве и растительности исследуемой территории (до 2,3⋅104 и 740 Бк/кг, соответственно). Так же зафиксировано незначительное загрязнение исследуемой территории 137Cs, сосредоточенное в основном вблизи ёмкости № 1, предназначенной для хранения низкоактивных отходов (НАО) и не имеющей дополнительных защитных барьеров. Таким образом, можно принять, что радиационная обстановка в основном обусловлена 90Sr в силу его большой подвижности в окружающей среде.

Миграция радионуклидов осуществляется главным образом перемещением с поверхностным и внутрипочвенным латеральным стоком, а также инфильтрацией в грунтовые воды и дальнейшим распространением в горизонте грунтовых вод. Аккумуляция происходит на сорбционном барьере заболоченного притеррасного понижения [2-4].

Оценка возможных источников и динамики поступления техногенных радионуклидов в грунтовые воды на территории регионального хранилища

С целью уточнения источников загрязнения 90Sr района размещения хранилища, а также динамики выхода из них данного радионуклида был проведён мониторинг воды из наблюдательных скважин близлежащих водоёмов с одновременным замером уровней воды. Самый высокий уровень воды наблюдается в скважине № 4, расположенной вблизи аварийной ёмкости № 4 и в скважинах №№ 5 и 10, также пробуренных в нижней части. Динамика уровней воды в наблюдательных скважинах регионального хранилища представлена на рис. 2 хранилища.

—♦— Скв .1 Скв .4 Скв .5 Скв .7

—•— Скв .9

—I—Скв.10

Ф , Ф . ^. ^ . d^                  r. \4

CjV x^>- xN- x$r x^' <^’ x^' r^?' <5>' qf^' q^' x?' >^' ф' q^' \V"

Дата замера

Рис . 2. Временная динамика уровней воды в наблюдательных скважинах глубиной 12 м регионального хранилища.

Самый высокий уровень воды наблюдается в скважине № 4, расположенной вблизи аварийной ёмкости № 4 и в скважинах №№ 5 и 10, так же пробуренных в нижней части.

Результаты измерений объёмной активности воды из наблюдательной скважины № 4 и места выхода верховодки из-под забора в нижней части регионального хранилища по 90Sr и уровня воды представлены в табл. 2 и на рис. 3.

По полученным данным наблюдается общая тенденция роста объёмной активности 90Sr с повышением уровня воды в скважине, хотя при этом и отмечаются некие колебания содержания стронция в воде (рис. 3).

Таблица 2

Данные измерений уровня воды и содержания ⁹⁰Sr в пробах из наблюдательной скважины № 4 и места выхода верховодки из - под забора в нижней части регионального хранилища

Место	Дата п/отбора	2003 г.	2004 г.			2005 г.
		22.10	25.02	23.06	11.10	10.03	19.05	13.07	20.09
п/отбора Скв. № 4	Уровень воды, м А об. (90Sr), Бк/л	5,3 55±2	5 50±4	4,8 50±3	4 10±2	4,1 20±2	4,5 50±4	4,2 35±3	4,4 50±3
Т. 6а	А об. (90Sr), Бк/л	-	-	110±5	-	-	45±4	50±3	-

Уровень воды ( Н ), м

Рис . 3. Зависимость объёмной активности ⁹⁰Sr в воде наблюдательной скважины № 4 от уровня воды.

Таким образом, основной источник 90Sr образовался в результате потери герметичности ёмкостью № 4, выхода и миграции стронция во внешней среде и неполного удаления загрязнённого грунта, откуда радионуклид вымывается грунтовыми водами. По мере подъёма почвенные воды достигают участков с более высокой концентрацией данного радионуклида, что и приводит к увеличению его содержания в воде скважины № 4, в особенности с учётом направления основного стока с территории размещения ёмкости № 4.

Наблюдаемый выход на плато объёмной активности стронция при подъёме воды в наблюдательной скважине № 4 выше уровня 4,4 м можно объяснить тем, что вымывание радионуклида из почвы достигло насыщения. Подъём вод может быть обусловлен выпадением атмосферных осадков и интенсивным снеготаянием.

Изучение путей миграции техногенных радионуклидов

На первом этапе работ по формированию системы радиоэкологического мониторинга в районе хранилища ТРО методами полевых маршрутных наблюдений, заложения и описания ключевых точек ландшафтно-геохимических профилей, а также изучения данных бурения определены возможные пути миграции радионуклидов за пределы хранилища ТРО и места их аккумуляции на геохимических барьерах.

Геоморфологическое изучение территории выявило ряд факторов, благоприятствующих миграции радионуклидов и распространению их за пределами хранилища.

Данные радиационного мониторинга

Пробоотбор производили в наиболее репрезентативных точках, в которых описывали компоненты природных или природно-антропогенных геосистем (рис. 4). Пробы грунта отбирали послойно через каждые 5 или 10 см с учётом расположения генетических горизонтов на глубину до 70 см с помощью бура площадью поперечного сечения ~ 50 см2 и лопаты с использованием рулетки. Из верхнего слоя 5 см методом «конверта» (по одной пробе из четырёх углов квадрата со стороной 1 м и из его центра – на пересечении диагоналей с последующим перемешиванием) отбирали среднюю пробу.

Рис . 2. Территория расположения хранилища РАО и точки отбора проб.

В ходе предварительного исследования из техногенных радионуклидов, вышедших за пределы ёмкостей хранилища вследствие потери ими герметичности, были обнаружены только 90Sr и 137Cs. Измерения 90Sr и 137Cs в пробах проводили с использованием аттестованных методик и спектрометрических установок [7]: 137Cs – методом полупроводниковой гамма-спектрометрии с использованием Ge(Li) детектора; 90Sr – на сцинтилляционном спектрометре бета-излучения «БЕТА-01С» (НПЦ «Аспект», г. Дубна, Россия) после радиохимического выделения экстракционным концентрированием и последующей очисткой стронция из азотно-кислой вытяжки хлороформным раствором краун-эфира ДЦГ18К6 с последующим измерением β-активности дочернего продукта – иттрия.

Краткое описание геосистем и удельная радиоактивность почв представлены в табл. 3.

Краткое описание геосистем [2] и удельная радиоактивность почв

Таблица 3

№ точки пробо-отбора	Описание геосистем	А уд. , Бк/кг
		90Sr	137 Cs
1	Флювиогляциальные и аллювиальные песчаные отложения. Разнотравнозлаковая растительность с участием бобовых (клевер).	15 – 45	30 – 80
1а	Флювиогляциальные и аллювиальные песчаные отложения. Разнотравнозлаковая растительность с участием бобовых (клевер).	15 – 40	60 – 70
2	Флювиогляциальные и аллювиальные песчаные отложения. Разнотравнозлаковая растительность с участием бобовых (клевер).	30 – 60	5 – 20
3	Поверхность – делювиальные суглинки. Намытая дерновая среднетяжелосуглинистая почва. Кустарник (малина, лещина), в травянистом ярусе доминирует крапива.	5 – 140	5 – 20
4	Поверхность не заболочена, покрыта слоем делювиальных суглинков. Намытая дерновая с признаками оподзоливания средне-тяжелосуглинистая почва. Ольха, во втором ярусе – лещина, травянистый ярус – разнотравье со значительным участием крапивы, хмель.	5 – 130	5 – 30
6	Поверхность заболочена, покрыта илистыми отложениями мощностью 2-10 см с включением слаборазложившихся растительных остатков, песка. Ольха, ива, осина, камыш.	480 – 670	10 – 20
6а	Поверхность заболочена, покрыта илистыми отложениями мощностью 2-10 см с включением слаборазложившихся растительных остатков, песка. Ольха, ива, осина, камыш.	1950 – 23240	10 – 20
7	Поверхность заболочена, покрыта илистыми отложениями мощностью 2-10 см с включением слаборазложившихся растительных остатков, песка. Ольха, ива, осина, камыш.	80 – 19720	10 – 15
7б	Поверхность заболочена, покрыта илистыми отложениями мощностью 2-10 см с включением слаборазложившихся растительных остатков, песка. Ольха, ива, осина, крапива, хмель.	410 – 850	5 – 10
8	Флювиогляциальные и аллювиальные песчаные отложения. Поверхность нарушена ~ 40 лет назад. Смешанный лес: рябина, лещина, в травостое – ландыш, копытень, земляника, крапива.	5 – 30	5 – 10
9	Дерново-подзолистая намытая почва на делювиальном суглинке подстилается песками. Смешанный лес: сосна, береза, рябина, лещина, липа, в травостое – ландыш, копытень, крапива, осока.	5 – 50	5 – 20

Среди представителей флоры и фауны исследуемых геосистем были выделены отдельные виды и совокупности видов живых организмов, которых для исследуемой территории в соответствии с рекомендациями МКРЗ [8] следует характеризовать как референтные. К таким организмам следует относить те, которые наиболее адекватно реагируют на воздействие радио- нуклидов, содержащихся в воде и почвах территории расположения хранилища. Среди них: совокупность почвенных микроорганизмов (способность почвенных микроорганизмов образовывать колонии), сухопутные моллюски вида Bradybaena fruticum (способность накапливать радионуклид 90Sr), а также хмель вьющийся (Humulus Lupulus) и крапива двудомная (Urtíca dióica), которые служат основным кормом сухопутным моллюскам, а также являются промежуточным звеном в миграции 90Sr из почвы в организм сухопутных моллюсков.

По данным проведённого исследования установлено, что:

• •    миграция радионуклидов обусловливается главным образом перемещением с поверхностным и внутрипочвенным латеральным стоком, а также инфильтрацией в грунтовые воды и дальнейшим распространением в горизонте грунтовых вод;

• •    аккумуляция радионуклидов происходит на сорбционном барьере заболоченного притеррасного понижения;

• •    благоприятствующими факторами интенсивной миграции радионуклидов являются промывной водный режим зоны аэрации, лёгкий механический состав подстилающих пород (хорошо перемытые флювиогляциальные пески средне- и мелкозернистые), значительные уклоны местности;

• •    радиоэкологическая обстановка в районе хранилища РАО полностью обусловлена ⁹⁰Sr; геоэкологическое исследование района притеррасного понижения позволило выявить участок локализации ⁹⁰Sr за пределами территории регионального хранилища;

• •    по всей видимости, радиоактивное загрязнение сопредельной территории вызвано двумя факторами: поверхностным стоком с территории хранилища и внутрипочвенной миграцией ⁹⁰Sr со стороны объёмного источника, сформировавшегося на территории хранилищ (в его нижней части) за время утечки радионуклидов из аварийной ёмкости.

В ходе анализа возможности и целесообразности осуществления защитных мероприятий были сделаны следующие выводы. Из-за обширных размеров распространения загрязнения, состава и значений рН (нейтральная и слабощелочная реакция) подстилающих грунтов, применение каких-либо дополнительных мер по предотвращению дальнейшей миграции радионуклидов на данной территории реально не представляется возможным. Результаты исследования показывают, что основная часть загрязнения аккумулируется в районе притеррасного понижения, а доля подвижного 90Sr невелика (рис. 5). Грунты (ил, глина, торф) территории прилегающего к хранилищу притеррасного понижения, в сторону которого направлен сток с аварийного объекта, способствуют предотвращению дальнейшей миграции 90Sr, что подтверждается отсутствием повышенного содержания техногенных радионуклидов в образцах внешней среды, отобранных на удалении свыше 50 м от ограждения хранилища. Таким образом, на рассматриваемом участке сформировался естественный геохимический барьер на пути распространения 90Sr, способствующий снижению подвижности радионуклида во внешней среде.

Рис . 5 . Диаграммы распределения форм нахождения ⁹⁰Sr в почвах.

Исходя из приведённых результатов исследований и принимая во внимание то, что описанный объект является типичным представителем большого количества аварийных хранилищ, размещённых на территории РФ, а также учитывая обширные территории, подвергшиеся радиационному загрязнению в результате аварий с выходом радиоактивных веществ в окружающую среду и испытания ядерного оружия, необходимо отметить следующее. Согласно СП 2.6.6.2572-2010 [9] грунты (и зачастую растительность) рассматриваемых территорий подпадают под категорию «очень низко активные отходы» (ОНАО), для которых выполнить все требования, прописанные в санитарных правилах невозможно. Единственным способом снижения радиационной нагрузки на человека и окружающую среду в данной ситуации является применение контрмер, широко опробованных в чернобыльской зоне. Что же касается законодательной части, то здесь представляется необходимым отдельно оговорить процедуру обращения с ОНАО, образовавшимися в результате аварий и рассредоточенными по обширным площадям. С этой целью следует разработать специальные нормативные документы.

Заключение

Результаты исследования регионального хранилища РАО показали, что авария даже на небольшом радиационно-опасном объекте может привести к образованию больших количеств ОНАО, распределённых по обширной площади (в радиусе около 50 м) и объёму (на глубину более 12 м) грунтового покрова. Данное обстоятельство требует разработки методических подходов к экологическому зонированию радиоактивно загрязненных территорий и оценки экологического риска.