Влияние радиоактивного загрязнения подземных вод на радиоэкологическую обстановку бывшего Семипалатинского испытательного полигона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат наук Субботин, Сергей Борисович

• Субботин, Сергей Борисович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Субботин, Сергей Борисович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Факторы, определяющие поведение радионуклидов в подземных водах

1.2 Физико-механическое разрушение горных пород при ПЯВ

1.3 Миграция техногенных радионуклидов с подземными водами из блоков горных пород, вмещающих центральные зоны пяв

1.4 Миграция техногенных радионуклидов с подземными водами на территории сип

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Методики исследований

2.2 Объекты и материалы исследования

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ПЛОЩАДКАХ «БАЛАПАН» И «ДЕГЕЛЕН»

3.1 Миграция техногенных радионуклидов 137Сз, 908г, 239+240Ри и 3Н в подземных водах на площадках «Дегелен» и «Балапан»

3.2 Выявление каналов поступления загрязненных тритием подземных вод в воды реки Шаган

ГЛАВА 4. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ПЛОЩАДКАХ «ДЕГЕЛЕН» И «БАЛАПАН»

4.1. Лабораторные исследования по изучению сорбционных свойств горных пород распространенных на СИП

4.2 Площадка «Дегелен»

4.3 Площадка «Балапан»

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

□ ПРИЛОЖЕНИЕ 1

□ ПРИЛОЖЕНИЕ 2

□ ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние радиоактивного загрязнения подземных вод на радиоэкологическую обстановку бывшего Семипалатинского испытательного полигона»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Общее количество взрывов, проведённых на Семипалатинском испытательном полигоне (СИП), равняется 456, в том числе 30 наземных, 86 воздушных и 340 подземных ядерных взрывов (ПЯВ). Из них 209 ПЯВ проведено в горизонтальных горных выработках -штольнях и 131 в вертикальных горных выработках- скважинах [1].

В результате проведения ядерных испытаний на сравнительно небольшой территории в блоках геологической среды, вмещающих ПЯВ, сконцентрировано огромное количество радиоактивных продуктов. Возникшие поля радиоактивного загрязнения, с течением времени, претерпевают существенные изменения, прежде всего, в результате процессов радионуклидной миграции различного типа. Особую важность и интерес представляет изучение характера миграции радионуклидов с подземными водами, поскольку в результате этого процесса может произойти радиоактивное загрязнение источников питьевого водообеспечения и потеря геологической среды со всеми её ресурсами, находящейся на пути миграции загрязненных потоков.

Проблема возможного поступления загрязненных подземных вод за границы испытательных площадок СИП приобрела особую актуальность в настоящее время при проведении комплексных исследований с целью передачи части территорий СИП в хозяйственный оборот. Для выявления тенденций и прогноза развития радиоэкологической обстановки в районах проведения ПЯВ одной их основных задач является изучение причинно-следственных связей наблюдаемых негативных эффектов с поствзрывным глубинным строением исследуемых блоков геологической среды и протекающими в них гидродинамическими и миграционными процессами. Для достоверной оценки безопасности передаваемых территорий необходимо предусмотреть выполнение прогнозных оценок миграции радионуклидов за пределы участков проведения ПЯВ.

По сложившемуся совпадению территория полигона оказалась богата

природными ресурсами. На первый взгляд, гидрогеологические условия районов, разведываемых месторождений на СИП, с позиции их разработки открытым способом, представляются достаточно простыми. Отсутствие мощных водоносных образований с большими естественными запасами и ресурсами подземных вод позволяет отнести месторождения к разряду среднеобводненных. Условия эксплуатации таких месторождений не предполагает возникновения каких-либо больших трудностей. Но при промышленном освоении месторождений, когда геологическая среда начнет подвергаться интенсивному воздействию, могут возникнуть серьезные проблемы. В результате строительства карьеров глубиной более 100 м будут образовываться обширные депрессионные воронки, в сфере влияния которых могут оказаться площади, на которых расположены котловые полости подземных ядерных взрывов. При этом значительно возрастут уклоны пьезометрических поверхностей подземных вод, что вызовет адекватное усиление процессов миграции и движения подземных вод в сторону разрабатываемых карьеров. На каком этапе отработки месторождений будет происходить загрязнение радионуклидами карьерных вод - прогнозировать пока не представляется возможным. В таких случаях оперативный контроль и прогноз степени загрязнения будет возможен только по данным мониторинга подземных вод.

Для решения проблемы максимального уменьшения воздействия техногенного влияния на окружающую среду СИП и прилегающих территорий, требуется разработка и реализация целого комплекса мероприятий. Важное место среди этих мероприятий занимает мониторинг подземных вод, который представляет собой централизованную систему наблюдения за состоянием подземных вод в условиях воздействия природных и техногенных факторов, оценке и регулярного прогнозирования возможных изменений количественного и качественного состояния подземной гидросферы. Основой мониторинга является система наземных, подземных, а, в некоторых случаях, и аэрокосмических наблюдений, проводящихся по определенной сети наблюдательных пунктов. Но для правильной организации такой системы необходимо установление общих

4

закономерностей формирования и распространения ореолов радиоактивного загрязнения в пределах технических площадок и за их границами.

Цель и задачи исследования

Цель исследования: Провести оценку воздействия подземных ядерных взрывов на процесс развития радиоэкологической обстановки СИП в связи с миграцией оставшихся радионуклидов с подземными водами.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Анализ современного состояния подземной гидросферы на испытательных площадках бывшего СИП «Дегелен» и «Балапан», в связи с проведенными ПЯВ на этих площадках.

2. Проведение экспериментальных исследований по установлению пространственного распространения и характера изменения содержания радионуклидов 3Н, 137С8, 908г и 239+240Рц в подземных водах на испытательных площадках «Дегелен» и «Балапан».

3. Оценить влияние природных и искусственных сорбционных систем на процессы миграции техногенных радионуклидов с подземными водами «Дегелен» и «Балапан».

4. Оценка влияния процессов выноса техногенных радионуклидов с подземными водами за пределы испытательных площадок на формирование радиоэкологической обстановки СИП.

Научная новизна

В связи с тем, что в настоящее время отсутствуют методики подземного геоэкологического картирования и оценки динамики техногенных процессов на глубине, в Национальном Ядерном Центре РК разрабатываются методы комплексной оценки геоэкологического состояния недр в местах проведенных ПЯВ.

Участки проведения ПЯВ должны быть отнесены к потенциально опасным объектам, аналогичным полигонам долговременного подземного захоронения Радиоактивных отходов (РАО). Для выделения зон отчуждения, в пределах которых должно быть запрещено использование подземных ресурсов, в том числе и подземных вод, необходимо проведение поэтапного комплекса исследований. В первую очередь следует предусмотреть разработку геолого-структурной модели среды на основе целостного представления об основных закономерностях развития региона, сформированного по результатам геолого-геофизических и гидрогеологических исследований.

Для основных технических площадок СИП, где проводились подземные ядерные взрывы, впервые проведен анализ характера миграции техногенных радионуклидов с подземными водами с использованием смежных областей знаний физических, математических, химических и геологических наук, позволившие решить многоаспектные задачи, по оценке развития радиоэкологической обстановки на СИП, связанной с радиоактивным загрязнением подземных вод.

Впервые проведены лабораторные исследования по изучению сорбционных свойств горных пород, наиболее распространенных на территории СИП, по отношению к 137Сз, 908г и 239+240Ри -радионуклидам ядерного взрыва, содержащимся в подземных водах. При этом были получены данные, представляющие научный интерес для расчетов массопереноса в конкретных геологических средах с целью прогнозной оценки распространения радиоактивных загрязнений в блоках пород, вмещающих ПЯВ.

По результатам анализа структуры фильтрационного потока проведена предварительная схематизация природных условий для математического моделирования гидродинамического и гидрогеохимического режима потока подземных вод в пределах опытной площадки «Балапан». Результаты анализа структуры фильтрационного потока использованы для разработки и оптимизации объема и программы режимных наблюдений по гидрогеологическим скважинам. Разработка обобщенной расчетной модели миграции радионуклидов с

6

подземными водами служит основой для оценки и прогноза радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов основывается на достаточном объеме материала и применением современного оборудования и измерительной базы имеющейся в подразделениях НЯЦ РК. За время исследований отобрано и проанализировано более 300 проб на площадке «Балапан» и более 250 проб подземных вод на площадке «Дегелен».

Теоретическая и практическая значимость

1. Результаты прогнозной оценки распространения радиоактивных загрязнений в блоках пород, вмещающих центральные зоны ПЯВ, позволяют провести более целенаправленный выбор точек долгосрочного мониторинга, который обеспечит:

■ контроль протекающих на территории бывшего СИП потенциально опасных экологических процессов, связанных с миграцией радиоактивных продуктов с подземными водами;

■ получение информации для обеспечения экологической безопасности при ведении хозяйственной деятельности на территории бывшего СИП;

■ оперативное обнаружение на начальной стадии каких-либо неблагоприятных тенденций в развитии радиоэкологической обстановки, связанной с миграцией радиоактивных продуктов ПЯВ с подземными водами.

2. Результаты диссертации могут быть также использованы при ликвидации последствий в регионах пострадавших от испытаний ядерного оружия, воздействия предприятий атомной промышленности и ядерно-энергетических комплексов.

3. Для научных организаций, занимающихся утилизацией радиоактивных отходов, есть уникальная возможность при изучении процессов миграции техногенных радионуклидов с подземными водами использовать материалы,

полученные по результатам исследований проведенных в естественных условиях.

Личный вклад автора

Автор диссертационной работы принимал непосредственное участие в выполнении полевых работ по отбору проб подземных вод, в подготовке проб к спектрометрическим и радиохимическим анализам, в проведении измерений содержания радионуклидов в исследуемых образцах, обработке и интерпретации результатов анализа. Автором сформулированы основные положения и выводы. Автор являлся менеджером проекта МНТЦ К-893 «Организация системы мониторинга подземных вод на территории бывшего СИП» и принимал непосредственное участие во всех перечисленных работах.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты оценки последствий воздействия ПЯВ на состояние подземных вод на территории СИП.

2. Разработанные схемы и результаты подсчета запасов радионуклидов адсорбированных грунтами из подземных вод.

3. Результаты прогнозной оценки возможного развития радиоэкологической обстановки на территории СИП, связанного с миграции техногенных радионуклидов с подземными водами.

Апробация

Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на семинаре «Радионуклидное загрязнение водных ресурсов» (Алматы 2001); V международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы 2005); семинаре НАТО «Радиологические риски в Центральной Азии» (Алматы 2006); VI международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы 2007); IV международной научно-практической конференции «Экология. Радиация. Здоровье» (Семипалатинск 2007); III международной конференции «Радиационное наследие и проблемы нераспространения» (г.

8

Курчатов Республика Казахстан, 2008); VII международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы, 2009); Всероссийская научная конференция с международным участием «Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии» (г.Томск 2010); VIII международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы, 2011).

Фактический материал получен в ходе исследований по следующим программам и проектам:

• Республиканская бюджетная программа 038 «Обеспечение безопасности бывшего Семипалатинского испытательного полигона»;

• Проект МНТЦ К-893 «Организация системы мониторинга подземных вод на территории бывшего СИП». Автор являлся менеджером проекта К-893 и принимал непосредственное участие во всех перечисленных работах;

• Проект МНТЦ К-337 «Разработка основ и выбор технологий ликвидации поверхностного загрязнения и способов ограничения вторичного загрязнения территории Семипалатинского испытательного полигона»

• Проект МНТЦ К-810 «Исследование миграции радионуклидов с подземными водами на территории Семипалатинского полигона с целью прогноза возможных последствий радиоактивного загрязнения питьевой воды и геологической среды».

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 статьи и 10 тезисов и материалов конференций различного уровня. Две работы из списка опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и выводов, изложенных на 161 страницах, иллюстрированных 60 рисунками и 20 таблицами. Список литературы содержит 80 наименований, из них 36 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В данной главе проведен анализ имеющихся источников по характеру и механизмам загрязнения техногенными радионуклидами различных водных экосистемах.

Обзор литературы включает анализ: экспериментальных исследований миграционных особенностей радионуклидов и сорбционных свойств горных пород, а так же современных теоретических представлений о миграции загрязняющих веществ и возможности моделирования миграции радионуклидов с подземными водами. Для решения задач по оценке поступления радионуклидов из центральных зон ПЯВ в подземные воды обобщены данные по характеру радиоактивного загрязнения центральных зон взрыва, сведения о миграции радионуклидов из зон ПЯВ с подземными водами.

1.1 Факторы, определяющие поведение радионуклидов в подземных водах Изменение химического состояния радионуклида и его миграционной способности зависит от разных факторов.

Величины окислительно-восстановительного потенциала природных вод Химический состав грунтовых вод наиболее сильно влияет на состояние радиоактивного изотопа и его миграционную способность. Основной характеристикой раствора вообще и грунтовых вод, в частности, является величина рН (кислотность), поскольку в зависимости от рН состояние нуклида может резко меняться. Так, в работе [2] на примере нептуния показано влияние рН на изменение формы существования нуклида. Гидролиз нептуния (V) на 1% в следовых концентрациях (10"п моль/л) начинается уже при рН~7.0 и практически полностью завершается (на 99%) при рН>10. В работе [3] приводятся несколько иные данные: так в растворе с рН = 8.5, не содержащем карбонат-ионов, менее 1 % нептуния (V) присутствует в форме ЫрОгОН и менее 10"*% - в форме Мр02(0Н)2". С повышением рН до 11 резко возрастает выход как ^020Н, так и Кр02(0Н)2\

Кроме рН важное значение имеет также химический состав воды (жидкой фазы), поскольку он определяет окислительно-восстановительный потенциал и сорбционные процессы.

1.1.1 Сравнительное исследование скорости диффузии 57* и в почвах. Адсорбционные способности почв по отношению к этим элементам

Взаимодействие радионуклидов с различными почвами может происходить в условиях, близких к природным, а также в условиях, сильно от них отличающихся (воздействие щелочных, кислых и нейтральных растворов различной степени засоленности).

Поведение различных радиоактивных элементов в почве, поглощение их из почвенных растворов, прочность закрепления в почве и способность к миграции с почвенными и грунтовыми водами во многом зависит от состояния этих элементов в растворе. Химические формы элементов в растворах будут определяться, с одной стороны, их концентрацией, с другой - внешними факторами среды: рН почвенного раствора, присутствием в нем посторонних коллоидов и десорбирующих катионов [4], временем пребывания радиоактивных элементов в растворе, т.е. «возрастом» раствора и другими факторами.

908г от всех других долгоживущих продуктов деления отличается некоторыми особенностями: во-первых, общеизвестно, что он является биологически наиболее опасным радионуклидом, во-вторых, загрязнение природных вод 908г имеет устойчивый и длительный характер, в-третьих, в природных водах для него в существенных количествах имеются изотопные и неизотопные носители - стабильный стронций и кальций. Поэтому, в первую очередь, необходимо исследовать диффузию 908г как наиболее важного радионуклида с точки зрения радиационной безопасности.

В работе [5] изучалось влияние концентрации почвенного раствора на скорость диффузии в почве микроколичеств 908г. Показано, что с ростом концентрации (примерно до 0,6н) коэффициент диффузии 908г увеличивается. Это происходит из-за соотношения между количествами адсорбированных ионов,

11

обладающих меньшей подвижностью, и более подвижных ионов, находящихся в свободном растворе. Это соотношение можно охарактеризовать величиной коэффициента распределения, который зависит от солевой концентрации равновесного раствора.

В работе [6] были измерены значения коэффициента распределения 908г во влажной почве при различных концентрациях почвенного раствора, которые сравнивались со значениями коэффициента диффузии 908г при тех же концентрациях. Для увлажнения почвы, наряду с водой, использовали содержащие 908г растворы СаСЬ различной концентрации. Экспериментально показано, что коэффициент распределения 908г во влажной почве зависит от концентрации почвенного раствора. При увеличении концентрации Са2+ от 4*10"3 до 0,58 н коэффициент распределения уменьшается в 70 раз. Зависимость коэффициента диффузии 908г от коэффициента распределения для исследованной почвы в логарифмическом масштабе носит линейный характер.

В работе [7] проведено сравнительное исследование скорости диффузии в почве 908г и 137Сз с одновременным изучением адсорбционной способности почвы по отношению к этим радионуклидам. Коэффициент диффузии находили из решения уравнения Фика для бесконечно тонкого слоя [8].

Коэффициент распределения, обычно применяемый в качестве характеристики адсорбционной способности почвы, зависит от соотношения твердой и жидкой фаз, поэтому требовалось измерить его при том соотношении, которое имеет место в реальной диффузионной среде, т.е. во влажной почве. Для разделения фаз применялось центрифугирование в специальных пробирках из оргстекла. К навеске почвы <1 прибавляли объем V исходного раствора с удельной активностью Ао. Влажную почву тщательно перемешивали и оставляли в герметичном сосуде на срок от 12 до 32 суток, после чего ее помещали в верхнюю часть пробирки, откуда при центрифугировании почвенный раствор через дырчатую перегородку стекал в нижнюю съемную часть. Удельную активность А центрифугата измеряли в тех же условиях, что и активность Ао исходного раствора. Коэффициент распределения Ко находили по известной формуле:

12

Опыты со 908г проводились аналогичным образом.

Коэффициент распределения Се137 во влажной почве в 20-250 раз превышает коэффициент распределения 8г90 в тех же условиях.

В статье [9] изложены результаты исследования сорбции Бг90 и Сб137 некоторыми почвами и глинными минералами. Исследования показали, что в целом коэффициент распределения больше для почв с высокой емкостью обмена.

1.1.2 Влияние микрокомпонента на коэффициент распределения радионуклидов в почвах

Микроколичества 8г90 участвуют в процессе ионного обмена на почвах вместе с макроколичествами Са2+, М§2+, Ре3+, А13+, Ыа+, К+,Н+ и других ионов. Взаимодействие всех этих ионов с разными почвами может быть весьма различным даже для почв с одинаковой емкостью обмена, и это различие также сказывается на коэффициенте распределения. В конечном счете, коэффициент распределения Бг90 зависит от коэффициента распределения макрокомпонента, присутствующего в системе.

Резкое изменение коэффициента распределения начинается тогда, когда в систему вводится Са2+, в сравнимых с количеством его, уже присутствующим в почве; прибавка меньшеймассы Са2+ практически не сказывается на коэффициент распределения.

Для уменьшения сорбции 908г почвами необходима добавка макрокомпонента, конкурирующего со 8г. Только концентрация макрокомпонентов, превосходящая емкость обмена почвы, может существенно уменьшить сорбцию 908г. По степени влияния на коэффициент распределения 908г (при одинаковой исходной концентрации макрокомпонента) исследованные катионы можно расположить в следующий ряд:

8г2+ > Са2+ > Mg2+ > К+ > > Ыа+, находящийся, в соответствии с

теорией ионного обмена.

В почвах с малой емкостью обмена влияние макрокомпонента заметнее, чем в почвах с большой емкостью обмена.

Ориентировочно оценить возможность удаления 908г из корнеобитаемой зоны почв промывкой солевыми растворами можно, используя формулу

<7>

Если —- = 1, то сорбция 908г почвой из данного солевого раствора или

незаметна, или вообще отсутствует. Это может происходить либо при больших

V А

значениях —, либо при малых значениях К. В тех случаях, когда — близко к 1, с/ А

при реальных значениях отношение У/<1 (выраженного в м3 /кг поверхностного

слоя почвы на промываемом участке), промывка солевым раствором

осуществима.

137Сз сильно сорбируется почвами. Сорбция его микроколичеств может считаться практически полной. Известно также, что на сорбцию 137Сб почвами мало влияют присутствующие в растворе посторонние ионы. Причиной высокого сорбционного сродства 137Сэ к почвам и глинистым минералам авторы [9] считают фиксацию ,37С8 глинными минералами в гексагональных пустотах тетраэдрического слоя.

Фиксироваться глинными минералами из растворов способны ионы К+, ИНД ЯЬ+ и Сб+. Их радиусы наиболее близки к радиусу пустот на поверхности глинного минерала. Известно, что не все глинные минералы одинаково способны к фиксации. Наибольшей способностью к фиксации обладают гидрослюды; каолин не фиксирует или почти не фиксирует макроколичеств обменных катионов.

Заметной способностью уменьшать коэффициент распределения 137Сб кроме катионов, способных к фиксации (К+, NH4+, ЯЬ+ и стабильного цезия), обладает Н+ - ион (НзО+), причем по воздействию на коэффициент распределения эти катионы располагаются в ряд

> > ЫН4+ > к+ > н+

В работе [10] методом интегральной остаточной активности определены коэффициенты диффузии 908г, 22Ыа и 134Сз в глиносодержащей керамике трех типов. Распределение радионуклидов в образцах после диффузионного отжига определяли методом интегральной остаточной активности [9, 10] по у- излучению 22Ка и 134Сз и по р-излучению 908г. Радиометрические измерения проводили на установке ПС02-2еМ с соответствующим детектором излучения в условиях постоянной геометрии в расположении мишени и детектора [11].

В работе [12] проанализировав возможные пути миграции 908г, попавшего в непроточный водоем, пришли к заключению, что основной причиной уменьшения с течением времени концентрации 908г в воде является ионообменное поглощение его донными отложениями водоема. Предложено для долгосрочного прогноза концентрации 908г в воде использовать формулы, относящиеся к статической адсорбции. В работе [13] рассмотрена кинетика адсорбции 908г дном непроточного водоема. Исходя из полученных результатов, авторы рассматривают кинетику адсорбции 908г дном водоема как диффузионный процесс. Концентрация изотопа в данных отложениях С(хД) связана с концентрацией его в воде и(0 соотношением

(3)

где Ка - коэффициент распределения.

1.2 Физико-механическое разрушение горных пород при ПЯВ

1.2.1 Образование полости взрыва

Совместное действие мощной ударной волны и интенсивного теплового излучения испаряет прилегающую к камере породу и образует сферу пара, называемую полостью испарения [14]. Фаза испарения обычно длится несколько миллисекунд после детонации. Размер полости определяется в основном мощностью взрыва и свойствами породы. При этом в среднем испаряется около 70 тонн силикатной породы на килотонну мощности взрыва.

Давление испарившейся породы более чем в 106 раз превышает атмосферное давление и значительно выше литостатического, увеличивающегося в среднем на одну атмосферу на каждые 4,5 метра глубины от дневной поверхности до точки заложения ядерного заряда [14]. Вследствие этого испарившаяся частично ионизированная порода расширяется за счет дополнительного испарения и перемещения окружающих пород. Продолжительность расширения полости оценивается приблизительно в 300 м/с [15]. К моменту завершения формирования полости давление испаренных пород уменьшается и полость стабилизируется, когда давление парогазовой смеси уравновешивается совокупным эффектом давления вышележащих слоев и сопротивлением окружающих полость пород перемещению их силами давления. Последнее связано с тем, что расширению полости препятствует прочность на сдвиг породы, окружающей полость взрыва [16].

При распространении сферической ударной волны она плавит около 350 тонн породы на килотонну мощности взрыва и нагревает приблизительно до температуры 800°К около 600 т/кт. Температура в породах после прохождения ударной волны распределена неравномерно: она уменьшается от температуры испарения породы на внутренних стенках стабилизировавшейся полости до температуры окружающих формаций в нескольких десятках и сотнях метров от полости [17, 18]. После движения поверхности земли ударная волна отражается, создавая условия дополнительного незначительного роста полости взрыва [19].

В 1962 г после экспериментов в соляных пластах и гранитах Боардмэн, Рей и МакАртур, анализируя возможности применения подземных ядерных взрывов для промышленных разработок, установили, что радиус полости можно представить эмпирическим соотношением, связывающим мощность взрыва XV, глубину

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Субботин, Сергей Борисович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Публикации в периодических изданиях:

1. Ядерные испытания СССР/ кол. авт. под рук. В.Н. Михайлова. - М.: ИздАТ,

1997.-304 с.

2. Каймин Е.П. Исследование сорбции нептуния грунтами из природных вод/ Е.П.

Каймин, Л.И. Константиновский// Радиохимия. - 1991. - T.XXXIII. - Вып.4. -С.210-220.

4. Прохоров В.М. Влияние солевой концентрации почвенного раствора на

скорость диффузии в почве микроколичеств стронция/ В.М. Прохоров, A.C. Фрид// Радиохимия. - 1965. - T.VII. - Вып.4. - С.496.

5. Прохоров В.М. Связь между адсорбцией и скоростью диффузии

микроколичеств стронция в почве/ В.М. Прохоров, A.C. ФридII Радиохимия. -1966. - Т.VIII. - Вып.6. - С.695.

6. Прохоров В.М. Диффузия цезия-137 в почве/ В.М. Прохоров, Чай Дянь-Ин//

Радиохимия. - 1963. - T.V. - Вып.5. - С.639.

7. Болтакс Б.И. Диффузия в полупроводниках. — М.: Физмедгиз, 1961. - 122 с.

8. Кокотов Ю.А. Сорбция долгоживущих продуктов деления почвами и глинными

минералами/ Ю.А. Кокотов, Р.Ф. Попова, А.П. Урбанюк// Радиохимия. - 1961. - T.III. - Вып.2. - С. 199.

9. Иванов И.А. Диффузия радионуклидов в керамике на основе глин/ И.А. Иванов,

А.Н. Гулин, В.М. Шатков и др.// Радиохимия. - 1988. - Т.ХХХ. - Вып.1. -С.103.

10. Грузин П.Л.: ДАН СССР, 1952. - т. 86. - № 2. - 289 с.

11. Евстропьев К. Диффузионные процессы в стекле. - Л.: Изд-во литературы по строительству, 1970. - 19-20 с.

12. Ровинский Ф.Я. Миграция стронция-90 в непроточных водоемах/ Ф.Я. Ровинский// Радиохимия. - 1967. - Т. IX. - Вып.1. - С.80.

13. Прохоров В.М. Кинетика адсорбции стронция-90 дном непроточного водоема/

В.М. Прохоров// Радиохимия. - 1969. - T. XI. - Вып.З. - С.317.

16. Буткович Т.Р. Газовое уравнение состояния для природных материалов: в кн./ Расчеты взрывов на ЭВМ. Подземные взрывы. - М., 1975. - 135-161 с.

23. Берман Э.Р. Геотермальная энергия: гл.З Плаушерская программа использования ядерных взрывов. Перевод с английского. - М.: Мир, 1978. -150-231 с.

24. Атомные взрывы в мирных целях: сборник статей под ред. И.Д. Морохова. — М.: Атомиздат, 1970. - 124 с.

41. Кедровский O.JI. Обеспечение радиационной безопасности при камуфлетных ядерных взрывах. - In: Proc. of a Panel Vienna, 18-22 January 1971. Vienna, 1971, p. 105-114.

42. Спивак A.A. Изменение структуры и проницаемости геологической среды при подземном ядерном взрыве/ A.A. Спивак // Геоэкология. - 1997. - №3. — С.41-49.

48. Дубасов Ю.В. Выщелачивание радионуклидов из продуктов подземных ядерных взрывов в граните. Сообщение II. Эксперименты с радиоактивными образцами расплавленной породы/ Ю.В. Дубасов, Е.А. Смирнова, С.И. Малимонова// Радиохимия. - 2012. - Т. 54. - №3. - С.274-282.

50. Ананьева JI.A. Выщелачивание радионуклидов из продуктов подземных ядерных взрывов в гранитных породах. Сообщение I. Эксперименты с образцами породы из околополостного пространства/ Л.А. Ананьева, Ю.В. Дубасов, В.Г. Савоненков, Е.А. Смирнова// Радиохимия. - 2000. - Т. 42. - №5. - С.462-465.

52. Плотников В.И. Сорбция стронция и цезия породами площадки «Балапан»/ В.И. Плотников, Т.И. Аксенова, А.К. Бердаулетов и др. // Вестник НЯЦ PK. -2001.-Вып.З.-С. 39-43

62. Ляхова О.Н. Тритий как индикатор мест проведения ядерных испытаний/ С.Н. Лукашенко, Н.В. Ларионова, С.Б. Субботин, С.И. Мульгин, C.B. Жданов //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана [Сборник трудов Национального ядерного центра Республики Казахстан за 2010 г.]/ под рук.

150

Лукашенко С.Н. - Т. 2. - Вып. 3. - Павлодар: Дом печати, 2011. - С. 121-142.: ил.- ISBN 978-601-7112-53-0.

78. Мурзадилов Т.Д. Теоретическая оценка деструкции горных пород под воздействием серии подземных ядерных взрывов на участке Балапан/ Т.Д. Мурзадилов, Д.Н. Беляшов, В.Н. Глущенко, О.В. Логвинов, B.C. Моренко и др.// Вестник НЯЦ PK. - 2000. - Вып.2. - С.123-126

80. Баранов С.А. Прогноз выноса радионуклидов за пределы горного массива Дегелен с подземными водами / С.А. Баранов, С.А. Березин [и др.]. // Ядерная и радиационная физика: доклад на V международной конференции, 26-29 сентября. - Алматы: ИЯФ, 2005, ИЯФ.

Нормативные акты, инструкции и методические указания:

56. Активность радионуклидов в объемных образцах. Методика выполнения измерений на гамма - спектрометре: МИ 2143-91. - Введ. 1998-06-02. - Per. № 5.06.001.98.-М.: НПО ВНИИФТРИ, 1991.- 17с.

57. Качество воды. Определение активности трития, соответствующей данной концентрации - жидкостной метод сцинтилляционного счёта: Международный стандарт ISO 9698/1989. - Введ. 1989-12-01. - Москва: ВЦП НТЛИД, 1990. -17 с.

58. Инструкции и методические указания по оценке радиационной обстановки на загрязненной территории. Межведомственная комиссия по радиационному контролю природной среды при Госкомгидромете СССР, 17.03.1989 г.

59. ПЛУТОНИЙ-238, 239, 240. Радиохимическая методика выделения из проб почвы и приготовления препаратов для альфа-спектрометрических измерений: СТП 17.66-92 от 1.02.1993 г.

67. Гигиенические нормативы «Санитарно-эпидемиологические требования к обеспечению радиационной безопасности», утв. Постановлением Правительства PK № 201 от 03.02.2012. - Приложение 4.

Материалы научных исследований:

53. Организация системы мониторинга состояния подземных вод на территории бывшего Семипалатинского испытательного полигона: отчет по проекту МНТЦ К-893. - Курчатов: ИЯФ НЯЦ РК, 2003 - 2007.

54. Обеспечение безопасности бывшего Семипалатинского испытательного полигона Республиканская бюджетная программа 011 «Обеспечение радиационной безопасности»: отчет о РБП / рук. Лукашенко С.Н. - Курчатов: ИРБЭ НЯЦ РК, 2005 - 2010.

55. Исследование миграции радионуклидов с подземными водами на территории Семипалатинского полигона с целью прогноза возможных последствий радиоактивного загрязнения питьевой воды и геологической среды: отчет по проекту МНТЦ К-810. - Москва, 2002 - 2004.

60. Инженерно-геологические условия объекта 905 МО СССР: отчет о результатах инженерно-геологической съемки масштаба 1:200000 /коллектив авторов Бардина И.Ю., Ветрова С.И. и др. - Москва, 1976.

61. Геологическая карта Казахской ССР. Восточно-Казахстанская серия. Масштаб 1:500 000: объяснительная записка. - Алма-Ата, 1979.

65. Разработка основ и выбор технологий ликвидации поверхностного загрязнения и способов ограничения вторичного загрязнения территории Семипалатинского испытательного полигона: отчет по проекту МНТЦ К-337.

68. Отчет АО «Сары-Арка-геология» по предварительной и детальной разведке угольного месторождения «Каражыра» (Юбилейное) с подсчетом запасов угля по состоянию на 01.07.1995 г. - Исполн.: Коваль А.И., Выползов В.Л., Шаймерденов Н.Р. - 1991-1995.

69. Информационный отчет о результатах работ по ведению мониторинга подземных вод на угольном месторождении «Каражыра» за 2011 год. -Павлодар, 2011.- 100с.

70. Отчет о проведении радиоэкологического мониторинга и радиационного контроля при разработке угольного месторождения «Каражыра» в 2006 году. — Алматы - Курчатов, 2006. - 86с.

77. Радиологическое исследование 30 штольневых порталов в горном массиве Дегелен Республики Казахстан: заключительный отчет / рук. Дубасов Ю.В. [и др.]. - С.-Петербург, 1996.

Публикации автора по теме исследования:

63. Субботин С.Б. Радиоактивное загрязнение водной среды горного массива Дегелен/ С.Б. Субботин, Ю.В. Дубасов// Радиохимия. - 2013. - Т. 55. — N. 6. — С. 561-567.

64. Субботин С.Б. Подземная миграция искусственных радионуклидов за пределы горного массива Дегелен/ С.Б. Субботин, С.Н. Лукашенко, В.В. Каширский, Ю.Ю. Яковенко, Л.В. Бахтин// Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана [Сборник трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007 -2009гг.]/ под рук. Лукашенко С.Н. - Вып. 2. - Павлодар: Дом печати, 2010. -С. 103-156. - ISBN 978-601-7112-32-5.

66. Субботин С.Б. Выявление путей миграции техногенных радионуклидов за пределы испытательной площадки «Балапан»/ С.Б. Субботин, С.Н. Лукашенко, В.В. Романенко, В.В. Каширский, Е.Ю. Пестов, Э.М. Горбунова, К.И. Кузеванов// Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана [Сборник трудов Национального ядерного центра Республики Казахстан за 2010 г.]/ под рук. Лукашенко С.Н. - Т. 2. - Вып. 3. - Павлодар: Дом печати, 2011. - С. 161232.: ил.- ISBN 978-601-7112-53-0.

71. Субботин С.Б. Радиоэкологическое состояние территории угольного месторождения "Каражыра"/ С.Б. Субботин, С.Н. Лукашенко, А.О. Айдарханов, В.В. Романенко// Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана [Сборник трудов Национального ядерного центра Республики Казахстан за

2010 г.]/ под рук. Лукашенко С.Н. - Т. 1. - Вып. 3. - Павлодар: Дом печати, 2011. - С. 289-332.: ил.- ISBN 978-601-7112-53-0.

72. Субботин С.Б. Радиоактивное загрязнение техногенными радионуклидами компонентов экосистемы реки Шаган/ С.Б. Субботин, С.Н. Лукашенко, А.О. Айдарханов, Н.В. Ларионова, Ю.Ю. Яковенко //Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. -2010. - №3 (14). - С. 106-115.

79. Субботин С.Б. Исследование миграции трития с подземными водами на бывшем Семипалатинском полигоне/ С.Б. Субботин, А.О. Айдарханов, Ю.В. Дубасов // Радиохимия. - 2013. - Т. 55. - N. 5. - С. 47М78.

Источники на иностранных языках:

3. Lieser K.N., Muhlenweg U. Radiochim. Acta. - 1988. - V. 43, N1. - p.27-35.

14. Glasstone S. Publish Safety and Underground Nuclear Detonations. - Washington, U.S. Atomic Energy Commis. - 1971. - 276 p. (TID - 25708).

15. Nordyke M.D. Peaceful Uses of Nuclear Explosions. - In: Proc. of a Panel Vienna, March 2-6. - Vienna, 1970. - p. 49-110.

17. Parks D.E., Rogers L.A. Technical Studies Report number two. Project Wagon Wheel. - Farmington, 1971. - p. 214. (El Paso Natural Gas Co., PNE-ww-13).

18. Duff R.E., Shalit L.M. The Chemistry of Gassbuggy Chimney. - Nuclear Technol. -1971. -v.l 1, N3. -p. 390-399.

19. Michaud. Effets mecaniquee au-della de la zone proche d une explosion nucleaire souterraine dans le granire. - In: Proc. of Panel Vienna, March 2-6. - Vienna, 1970. -p. 151-162.

20. Johnson G.W., Higgins G.H. Use of Nuclear Explosives in Engineering and Industry. - Brit. Nuclear Energy J. - 1966. - v.5, N1. - p. 60-71.

21. Derlich S. Underground Nuclear Explosion Effects in Granite Rock Fracturing. - In: Proc. Symp. on Engineer, with Nuclear Explosives, Las Vegas, Nevada, January 14-16.-Washington, 1970. - p. 505-518 (conf. 700101 (v.l).

22. Stephens D.R., Milley E.M. Loading and Unloading Pressure - Volume Curves for Rocks. - In: Proc. Symp. on Engineer, with Nuclear Explosives, Las Vegas, Nevada,

154

January 14-16.-Washington, 1970.-p. 89-109 (conf. 700101 (v.l).

25. Higgins G.H. Nuclear Explosion Data for Underground Engineering Applications. -In: Proc. Of a Panel Vienna, March 2-6. - Vienna, 1970. - p. 111-121.

26. Butkovich T.R. Lewis A.B. Aids for Estimation Effects of Under-ground Nuclear Explosions. - Livermore, 1970. - 114 p. (Lawrence Livermore Laboratory, UCRL-50929).

27. Paz F., Kruger P. Recovery of High-Viscosity Petroleum by Steam from Geothermal Heat. - Nuclear Thechnol., 1971. - v.l 1, N3. - p. 345-356.

28. Boardman C.R. Results of Exploration into the Top of the Piledriver Chimney. -Livermore, 1967.-27 p. (Lawrence Livermore Laboratory, UCRL-50385).

29. Rabb D.D. Particle-Size Distribution Study. Piledriver Event. - In: Proc. Symp. on Engineer, with Nuclear Explosives, Las Vegas, Nevada, January 14-16. -Washington, 1970.-p. 888-908 (conf. 700101 (v.2).

30. Borg I.Y. Radioactivity Trapped in Melt Produced by Nuclear Explosion. - Nuclear Thechnol. - 1975. - v.26, N1. - p. 88-99.

31. Rodean H.C. The Particle Statistics of Rubble Produced by Underground Nuclear Explosions. - Geophysics, 1965. - v.30, N4. - p. 616-623.

32. Boardman C.R., Lewis M.G., Rabb D.D. Microdeformation Resulting from the Handcar Event. - Livermore, 1966. - 54 p. (Lawrence Livermore Laboratory, Contract-W-7405-eng-48, UCRL-50865).

33. Boardman C. Engineering Effects of Underground Nuclear Explosion. - In: Proc. Symp. On Engineer, with Nuclear Explosives, Las Vegas, Nevada, January 14-16. -Washington, 1970.-p. 43-67. (conf. 700101 (v.2)).

34. Boardman C.R., Rabb D.D., McArthur R.D. Responses of Four Rock Mediums to Contained Nuclear Explosions. - J. Geophys. Res., 1964. - v. 69, N16. - p. 34573469.

35. Rawson D.E. Review and Summary of Some Project Gnome Results. -Transactions, Amer. Geophys. Union. - 1963. - v.44, N1. - p. 129-135.

36. Cherry J.T., Peterson E.L. Numerical simulation of stress Wave Propagation from Underground Nuclear Explosions. - In: Proc. of Panel Vienna, March 2-6. - Vienna,

155

1970.-p. 241-326.

37. Cherry J.T., Larson D.B., Rapp E.G. Computer Calculation of the Gassbuggy Event.

- Livermore, 1968. - 11 p. (Lawrence Livermore Laboratory, UCRL-50419).

38. Borg L.Y. Microfracting in Posthot Gassbuggy Core GB-3. - Livermore, 1970. - 16 p. (Lawrence Livermore Laboratory, UCRL-50893).

39. Borg L.Y. Extent of Pervasive Fracturing around Underground Nuclear Explosions.

- int. J. Rock. Mech. Min. Sci. - 1973. - v. 10, N1. - p. 11-18.

40. Cherry J.T., Peterson F.L. Numerical Formulation of Stress Wave Propagation from Underground Nuclear Explosions. - In: Proc. Symp. On Engineer. With Nuclear Explosives, Las Vegas, Neavada, January 14-16. - Washington, 1970. - p. 142-220.

43. Violet Ch.E. Mining Songr. J., March, p. 79-83 (1960).

44. Johnson G.W. Mining Congr. J., 11, p. 78 (1958).

45. Johnson G.W., Higgins G.H., Violet C.E. Underground Nuclear Detonations. J. Geophys. Res., 64,10,1457 (1959).

46. Kersting A.B., Thompson J.L. Near-field Migration of Radionuclides in the Subsurfaceat the Nevada Test Site: Evidence For Colloid Transport of Radionuclides Though Fractured Volcanic Rock, 241th American Chemical Society National Meeting, Division of Nuclear Chemistry and Technology. - paper No 076, Sept.7-11, Las Vegas, Nevada, USA, (1977).

47. Smith D.K. A review of Literature Pertaining to the Leaching and Sorption of Radionuclides Associated with Nuclear Explosive Melt Glasses, Rep.UCRL-ID-113370, Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA.

49. Dubasov Yu.V. Radionuclides migration from nuclear testing tunnels in Degelen mountain of the former Semipalatinsk Test Site. In: International Conference on Radioactivity in the Environment. Extended Abstracts, Eds. P. Strand, P.Borretren, T.Jolle. Monaco, Sept. 1-5,2002. - p.290-295. 51. Kerstig A.B., Efurd D.W., Finnegan D.L., Rokor D.J., Smith D.K., Thompson J.L.

Nature vol. 397, Jan. 7, 1999. - p.56-59. 73. Andersson P., Byegard J., Tullborg E.L. et al. //Sweden Journal of Contaminant Hydrology. - 2004. - 70 (3-4). - p. 271-297.

156

74. Tsai S.C., Wang T.H., Jan Y.L. et.al.// J. Radioanal., Nucl.Chem. - 2008. - v. 275 (2). - p. 351-354.

75. Starnberg K., Palägyi S// J. Radioanal, and Nucl. Chem. - 2012. - v. 293 (1). - p. 127-134.

76. Hsu C. N., Wei Y.Y., Chuang J.T. et al.// Radiochim. Acta. - 2002. - v. 90. - № 9-ll.-p. 659-664.