CC BY
61
Экология
УДК 631.879.32
СУММАРНАЯ УДЕЛЬНАЯ АЛЬФА-АКТИВНОСТЬ РАДИОНУКЛИДОВ В ОТЛОЖЕНИЯХ УРАНОВЫХ ХВОСТОВ НА СТЕПНОГОРСКОМ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ЗАВОДЕ
А. Т. ХУСАИНОВ,
доктор биологических наук, доцент, проректор по науке и инновационным технологиям Академии «Кокше»,
Л. И. СОФРОНОВА,
соискатель, Тюменский государственный архитектурно-строительный университет
Аннотация. В статье приведены данные о значениях удельной альфа-активности радионуклидов и мощности экспозиционной дозы в отложениях урановых хвостов на хвостохранилищах Степногорского гидрометаллургического завода, проведен анализ их предельно допустимых доз. Установлено превышение фонового значения УСАА в санитарно-защитной зоне и за ее пределами.
Ключевые слова: радиоактивные отходы, радиоактивность, хвостохранилища, загрязняющие вещества.
Быстрое развитие ядерной энергетики и широкое внедрение источников ионизирующего излучения в различных отраслях науки, техники и народного хозяйства создали потенциальную угрозу радиационной безопасности для человека [1].
По данным Всемирной ядерной ассоциации, в Казахстане сосредоточена примерно пятая часть мировых запасов урана (21 % и 2 место в мире). Общие ресурсы урана порядка 1,5 млн т, из них около 1,1 млн т можно добывать методом подземного выщелачивания. В 2009 г. Казахстан вышел на первое место в мире по добыче урана (добыто 13500 т) [2].
Уранодобывающая промышленность активно развивается и в Северном Казахстане. В число этих предприятий входит Степногорский гидрометаллургический завод (СГМЗ), на котором перерабатываются урановые и медно-молибденовые руды. В процессе гидрометаллургической переработки урановых руд из исходного сырья извлекают полезные компоненты в количестве
0,2 % от общей массы, 99,8 % приходится на отходы производства, содержащие радиоактивные элементы. Основными видами производственных отходов являются хвосты переработки этих руд, которые гидротранспортом подаются на хвостохранилище, где производится их складирование.
Условия и методика исследований.
Хвостохранилище СГМЗ имеет общую площадь 732 га. В нем накоплено более 49450 тыс. т радиоактивных отходов гидрометаллургического передела, которые являются источником техногенного загрязнения объектов окружающей среды. Оно состоит из трех карт. Карта № 1: площадь 162 га, срок сдачи в эксплуатацию 1968 г.; карта № 2, соответственно, — 270 га, 1976 г.; испарительная карта — 1982 г. Карта № 1 к настоящему времени отработана. На карте № 2 и испарительной карте складируют смешанные хвосты переработки урановых и молибденовых руд.
Каменно-набросные дамбы карт хвостохранилища включают противофильтрационные экраны из суглинков. Для перехвата вод, фильтрующихся через тело
625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, д. 2
Abstract. The article shows the results of specific total alpha activity investigation of radioactive nuclides and exposure rate in uranium tails deposits from tailings storage of the Stepno-gorskiy hydrometallurgical plant. It is established that there is a background meaning excess of STAA in protection zone and beyond it.
Keywords: radioactive waste, radioactivity, tailings, contaminants.
дамбы и под плотину, с северной и восточной сторон хвостохранилища сооружена система защитного дренажа, включающая две дренажные насосные станции и закрытый дренаж из керамических труб протяженностью 5850 м для сброса и перепуска к насосным станциям дренажных вод.
За время эксплуатации в картах хвостохранилища накоплено около 50 млн м3 консолидированных радиоактивных отходов. Объем осветленной дамбовой воды в картах составил около 15 млн м3.
Для определения удельной суммарной альфа-активности радионуклидов (УСАА) в урановых хвостах и почве провели пешеходную гамма-съемку на хвостохранилище площадью 850 га. Съемка производилась радиометром «РКС-01-СОЛО», путем измерения счетных образцов, приготовленных путем истирания, озоле-ния, выпаривания или химического концентрирования.
Гамма-съемка на прилегающей к хвостохранилищу территории проводилась до выхода на фоновые значения (10-12 мкР/ч) мощности экспозиционной дозы (МЭД): к югу от хвостохранилища — полоса шириной до 500 м; к востоку от хвостохранилища — до 600 м; к западу от хвостохранилища — до 200 м.
Результаты исследований.
Мощность дозы над поверхностью хвостовых отложений изменялась в пределах от 350 до 700 мкР/ч. В южной части карты 1 имеется участок площадью около 3 га, где МЭД возрастала до 2280 мкР/ч. Там же находится рекультивированный участок площадью около 2 га, на котором МЭД находилась в пределах от 95 до 150 мкР/ч. Результаты проб хвостов на карте № 1 отражены в табл. 1.
По данным табл. 1 видно, что МЭД ярко выражена на южном участке карты № 1, ее значение варьируется в диапазоне от 95 до 2280 мкР/ч. Среднее значение МЭД на всей площади карты составило 500-510 мкР/ч, что превышает предельно допустимую дозу (55-65 мкР/ч) почти в десять раз.
Нами была определена удельная суммарная альфа-активность радионуклидов (УСАА) в урановых хвостах и почве.
Удельная суммарная альфа-активность на южном участке карты № 1 представлена на рис. 1.
Из диаграммы рис. 1 видно, что на южном участке карты № 1 УСАА хвостов составляет от 46,9 до 198,2 Бк/кг.
Установлена очень тесная корреляционная зависимость дозы а-излучения и расстояния от пульповыпуска. Коэффициент корреляции г составил 0,99.
МЭД Y-излучения находится в пределах от 700 до 1740 мкР/ч. Здесь также установлена тесная корреляционная связь. Коэффициент корреляции г = 0,98.
Пробы почвы отбирались в санитарно-защитной зоне (СЗЗ) севернее карты № 1 и северо-восточнее карты № 2 и за пределами СЗЗ. Результаты приведены на рис. 2, 3.
Значение УСАА в санитарно-защитной зоне севернее карты № 1 уменьшалось в пределах от 60,1 до 4,4 Бк/кг. Корреляционный анализ показал, что за пределами СЗЗ показатели будут близки к фоновому значению. Установлена тесная обратная корреляционная зависимость. Коэффициент корреляции га = -0,75.
Показатель мощности дозы Y-излучения снижался более интенсивно и колебался от 414 до 16 мкР/ч.
Значение УСАА на северно-восточном участке карты № 2 также снижалось с увеличением расстояния. Но насток находится с наветренной стороны (господствующими ветрами являются юго-западные), поэтому
даже на расстоянии 2000 м от подножья дамбы значение удельной суммарной а-активности составляло 2,2 Бк/кг, что выше фонового значения. Установлена тесная обратная корреляционная зависимость. Коэффициент корреляции га = -0,88
Фоновое значение УСАА принято равным 0,85 Бк/кг. Из рисунков видно, что на южном участке карты № 1 УСАА составила от 46,9 до 198,2 Бк/кг, на северном участке — от 25,4 до 48,2 Бк/кг. Отношение УСАА/МЭД на обоих участках равно 0,106 Бк ч/(кг мкР) [3-4].
Таблица 1
Мощность экспозиционной дозы в хвостах
Площадь, Мощность экспозиционной дозы, МЭД, (мкР/ч):
Место отбора пробы га й 2 X 1 Среднее
Карта № 1
Южный участок 25,2 95 2280 546
Западный участок 16,5 320 650 489
Северный участок 42 325 730 507
Восточный участок 34,2 300 620 483
2000 -і 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
50 80 130 200
Расстояние от пульповыпуска
—♦— Мощность дозы V-излучения, мкР/ч, Yv=8,78х+73,4 —■— Удельная суммарная а -активность,Бк/ кг, Yа=0,91х+5,56
Рисунок 1
Удельная суммарная альфа-активность на южном участке карты № 1
Расстояние от подножья северной дамбы
—♦— Мощность дозы у-излучения, мкР/ч
—■— Удельная суммарная а -активность,Бк/кг, Ya=-0,04х+31,55
Рисунок 2
Удельная суммарная альфа-активность в санитарно-защитной зоне севернее карты № 1
Экология ът
Мощность дозы у-излучения, мкР/ч
- Удельная суммарная а -активность,Бк/кг, Ya=-0,01+9,73
Расстояние от подножья северной дамбы карты №2
Удельная суммарная Следовательно, на участках испарительной карты и карты № 1 средние значения УСАА с учетом средних мощностей доз гамма-излучения, определенных по результатам пешеходной гамма-съемки, составили: на южном участке карты №1 — 57,9 Бк/кг; на западном участке карты № 1 — 51,8 Бк/кг; на северном участке карты № 1 — 51,8 Бк/кг; на восточном участке карты № 1 — 51,1 Бк/кг.
Таким образом, среднее значение УСАА в урановых хвостах на участках карт находятся в пределах от 44,2 до 57,9 Бк/кг, что превышает фоновое значение в десятки раз.
Рисунок 3
альфа-активность на северно-восточном участке карты № 2 Заключение.
В санитарно-защитной зоне повсеместно удельная суммарная альфа-активность радионуклидов превышает фоновое значение 0,85 Бк/кг. В северном и северо-восточном направлении от карты 2 даже на расстоянии 2 км от нее удельная суммарная альфа-активность радионуклидов превышает предельно допустимые нормы, что свидетельствует о необходимости принятия неотложных мер по обеспечению радиационной безопасности на хвостохранилищах Степногорского гидрометаллургического завода.
Литература
1. Ядерная и термоядерная энергетика будущего / под ред. В. А. Чуянова. М. : Энергоатомиздат, 1987. 192 с.
2. Конырова К. Информационное агентство TREND (30.12.2009).
3. Оценка воздействия на окружающую среду для металлургического завода и сернокислотного цеха ТОО СГХК. Астана : ЭКОС, 2005.
4. Предварительная оценка воздействия на окружающую среду пункта захоронения радиоактивных
отходов на хвостохранилище гидрометаллургического завода ЗАО «КАЗСАБТОН». Алма-аты : Изд-во Гос. научнопроизводственного объединения промышленной экологии «Казмеханобр», 2002.
