Моделирвоание радиоаквтиного загрязнения грунтовых вод хвостохранилища «Днепровское» ГП «Барьер»

По данным УкрНИПИпромтехнологии  в хвостохранилище захоронено 5,84 млн. м³ отходов переработки урановых руд с остаточным содержанием урана до 0,023%, которые перекрыты слоем фосфогипса на различных участках от 3 до 12 м. Хвосты переработки урановых руд, а также смешанные с ними отходы других производств, являются радиоактивными. Интенсивность g-излучения в толще хвостов составляет 200-600 мкР/час, но местами достигает и до 1000-4500 мкР/час. Интенсивность g-излучения на поверхности покрытого фосфогипсами хвостохранилища в основном характеризуется уровнями МЭД 10-40 мкР/час. Эксхаляция радона с поверхности большей части хвостохранилища составляет от 1,0 до 2,5 мБк/м²с.

Химический  и радионуклидный состав техногенных  вод формируется за счет миграции химических соединений и радиоактивных элементов в процессе инфильтрации атмосферных осадков.

 

Таблица 2.5

Концентрация  радионуклидов в отходах

 

Удельная активность, Бк/кг	U238	Ra226	Th230	Pb210	Po210
средняя	3576	1772	13927	24207	18445
максимальная	12238	10656	41699	90650	71410

 

Хвостохранилище является распложенным между двух водных объектов, определяя режим стояния  подземных вод в теле захоронения  урановых отходов. Дополнительной причиной повышенного уровня подземных вод  техногенного горизонта является фильтрация в хвостохранилище шламовых вод из примыкающих к нему с востока и северо-востока отстойников промышленных предприятий, в том числе гидрометаллургического завода ГМЗ.

По данным института  – УкрНИПИпромтехнологии максимально  возможный  вынос ЕРН в р. Днепр с водами р. Коноплянки в многоводный год может достигать: ^238+234U – 5,5×10¹⁰ Бк, ²²⁶Ra – 1,9×10¹⁰ Бк, ²¹⁰Pb – 4,4×10¹⁰ Бк, ²¹⁰Po – 8,8×10⁹ Бк, ²³⁰Th – 5,5×10⁹ Бк. Годовой вынос ЕРН с подземными водами в р. Днепр в створе хвостохранилищ составляет:²³⁸U – 1,6×10⁸ Бк, ²²⁶Ra –2,5×10⁷ Бк, ²¹⁰Pb – 1,5×10⁸ Бк, ²¹⁰Po – 1,0×10⁷ Бк, ²³⁰Th – 2,5×10⁷ Бк. Максимальные концентрации урана в стоке реки за годы после закрытия производства на Днепродзержинской площадке наблюдались в 1998-1999 гг. как следствие протечек в дамбе, которые устранялись инженерными методами.

Целью наблюдений за содержанием ЕРН в подземных  водах является не столько необходимость  учета выноса активности за пределы  хвостохранилища, сколько индикация  состояния самих захоронений  в теле сооружения.

Объектами влияния  на окружающую среду являются хвостохранилища  и места остаточного складирования  уранового сырья, которые представляют наибольшую опасность воздействия  на окружающую среду, а соответственно, они должны находиться в поле основного внимания служб мониторинга и радиационного контроля. При проектировании новой, более оптимальной программы радиационного контроля следует проводить регулярные наблюдения за состоянием физико-химических форм ЕРН. Эти характеристики будут необходимы для реализации прогностической функции мониторинга [26-31].

Основными объектами  Сухачевской промплощадки ГП «Барьер» являются база «С» и «ДП-6».

База «С» представляет собой огражденную территорию размеров 720х470 м площадью 25 га, на которой  проводилось временное складирование уранового сырья, поступавшего на предприятие. Размер утвержденной санитарно-защитной зоны базы «С» составляет 500 м.

Основными сооружениями на территории базы являются бункера, открытая площадка для хранения руды и железнодорожные подъездные пути к ним. Бункера представляют собой полузаглубленные железобетонные емкости открытого типа, покрытые грунтовыми дамбами высотой 2,5-5,4 м.

Складирование руды осуществлялось насыпным способом транспортировка проводилась железнодорожным транспортом. Урановая руда представляла собой дресвяно-щебенистые фракции кристаллических пород.

В настоящее время  в бункерах сохранились выветрелые остатки урановой руды в виде навалов высотой до 3,0 м и россыпей по днищу слоем до 0,1 - 0,3 м. Остатки урановой руды также встречаются в виде россыпей на поверхности открытой площадки и вдоль железнодорожных путей. Объем отходов уранового производства, находящегося на территории базы, составляет 150 тыс. м³, общей активностью – 4,4 × 10¹⁴ Бк.

В состав остатков урановой руды входит до 65 % оксидов кремния, до 16,5 % оксидов алюминия, до 9,3 % сульфатов натрия, до 2,28 % оксидов кальция, до 2,19 % железа общего и радионуклиды.

Результаты анализов радионуклидного состава остатков урановой руды приведены в таблице 2.6.

МЭД g - излучения изменяется от 100 до 4700 мкР/ч и выше.

Наиболее высокие значения МЭД g-излучения отмечаются над остатками урановой руды в бункерах. Максимальные значения мощности экспозиционной дозы g-излучения на поверхности достигают 8047-10782 мкР/ч.

Плотность потока радона с поверхности составляет 1,25-7,26 Бк/м²×с, местами достигая значений до 21,2 Бк/м²×с.

 

Таблица 2.6

 Радионуклидный состав остатков урановой руды

Место отбора проб	Глубина отбора, м	Удельная активность, Бк/кг
		U238	Th23	Ra22	Pb21
скважина № 01015	0-1	57022	36782	129952	33339
1бс*	0-0,1	576	<1010	550	4221
2бс	0-0,1	15416	18471	16782	8605
3бс	0-0,1	16420	221652	114897	44977
4бс	0-0,1	358	760	493	256
5бс	0-0,1	2546	2231	1692	898
Среднее значение		15390	55979	44061	15383
Ср. квадратич. отклонение		21654	93756	6197	19013
Коэффициент вариации		1,41	1,67	0,14	1,24
Максимальное значение		57022	221652	129952	44977
Минимальное значение		358	760	493	256

 

Примечание: *бс – бетонное сооружение (бункер складирования урановой руды) и его номер. Пробы отбирались в бункерах складирования урановой руды.

В хранилище «ДП-6» были заскладированы конструкционные элементы и футеровка доменной печи, на которой выполнялась выплавка чугуна из руды шахты «Первомайская». Заскладированные отходы представлены, в основном, радиоактивными металлоломом и крупнообломочным строительным мусором. Всего в хранилище «ДП-6» размещено 40 тыс. тонн радиоактивных отходов общей активностью 1,3 × 10¹² Бк. Объем материала 15 тыс.м³.

Сверху хранилище  перекрыто изолирующим слоем  из лессовых суглинков. Мощность экспозиционной дозы g-излучения на поверхности захоронения изменяется в пределах 19-33 мкР/ч. Плотность потока радона с поверхности хранилища составляет 0,017 - 0,05 Бк/м²×с.

Таким образом, основными объектами Днепродзержинской площадки ГП «Барьер» являются хвостохранилища «Днепровское», «Западное», «Юго-Восточное», «Центральный Яр», «База С», расположенные в черте г. Днепродзержинска на территории бывшего ПО «ПХЗ».

 

 

Выводы раздела 2

 

1. Территориально Днепродзержинская площадка ГП «Барьер» расположена в пределах промышленной правобережной зоны г. Днепродзержинска.
2. Климат района умеренно континентальный и характеризуется жарким (иногда засушливым) летом и относительно холодной зимой. Приведенные табличные данные свидетельствуют о среднемесячных, среднегодовых, максимальных и минимальных температурах воздуха.
3. Гидрогеологические условия района Днепродзержинской площадки ГП «Барьер» характеризуются наличием водоносного комплекса в аллювиальных отложениях и водоносного горизонта в лессовых отложениях.
4. Основными объектами Днепродзержинской площадки ГП «Барьер» являются хвостохранилища «Днепровское», «Западное», «Юго-Восточное», «Центральный Яр», «База С», расположенные в черте г. Днепродзержинска на территории бывшего ПО «ПХЗ».
 

РАЗДЕЛ 3 
РАССМОТРЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ ГРУНТОВЫХ ВОД ХВОСТОХРАНИЛИЩА «ДНЕПРОВСКОЕ» ГП «БАРЬЕР»

 

1.  Начальные и граничные условия

 

Метод построения математических моделей – метод математического познания действительности изучаемых реальных объектов или объектов, уже описанных в других областях знаний, с целью их более глубокого изучения и решения всех, возникающих в этих реальных ситуациях задач с помощью математического аппарата.

Математическая модель – это приближённое описание какого-нибудь класса явлений, выраженное на языке какой-нибудь математической теории. Например, с помощью системы алгебраических уравнений и неравенств, дифференциальных или интегральных уравнений, функций, системы геометрических предложений, векторов [34].

Математическое моделирование  – описание анализируемого объекта  внешнего мира с помощью математической символики.

С помощью математического  моделирования  гидрогеологических условий в районах добычи и переработки урановых руд возникают такие задания:

• определение гидрогеологических условий в регионе, которые сложи<span class="dash041e_0441_043d_043e_0432_043