Влияние радиоактивного загрязнения подземных вод на радиоэкологическую обстановку бывшего Семипалатинского испытательного полигона

• Автор: Субботин, Сергей Борисович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

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 137Cs, 90Sr, 239f240Pu 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
□ ПРИЛОЖЕНИЕ
□ ПРИЛОЖЕНИЕ

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

подрусловые воды; трещинные воды палеозойских пород.
В качестве разновидности трещинных вод выделяются водоносные зоны разломов. В некоторых долинах отмечаются отложения водоупорных неогеновых глин. Они разделяют области развития поровых и трещинных вод. В остальных случаях поровые и трещинные воды имеют непосредственную связь друг с другом.
Уровень подземных вод в межгорных долинах находится на глубинах от 0 до 2 - 6 м. За пределами горной местности уровень понижается до 10 - 12 м.
По химическому составу подземные воды горного массива Дегелен отнесены к типу сульфатных и гидрокарбонатно-сульфатных. Среди катионов преобладает Са2+, присутствующий в составе практически всех опробованных водопунктов. Катионы Иа++К и 1^2+ занимают подчиненное место. Это очень мягкие пресные воды с минерализацией менее 1 г/дм3. Состав подземных вод стабильный и практически не зависит от сезона [60, 61].
2.2.1.2 Характер основного техногенного источника радиоактивного загрязнения подземных вод на площадке «Дегелен»
2.2.1.2.1 Ядерные испытания на площадке «Дегелен»
Испытательная зона «Дегелен» является одной из основных испытательных площадок СИП, где проводились подземные ядерные взрывы (ПЯВ) мощностью до 150 кт в горизонтальных горных выработках - штольнях. Всего за период с 1961 по 1989 гг в горном массиве была пройдена 181 штольня, где было испытано 295 ядерных устройств (табл. 2) [1]. На площадке проводились групповые ядерные взрывы как в отдельных выработках (штольнях), так и при одновременном подрыве ядерных устройств более чем в одной выработке.
Таблица 2.
Количественный анализ радиационных эффектов, сопутствующих ядерным испытаниям[ 1 ]
Радиационный эффект
Количс