РБ-011-2000 Оценка безопасности приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов

4. Перенос радионуклидов из хранилища РАО в окружающую среду

4.1. Основные механизмы переноса радионуклидов из приповерхностных хранилищ РАО в окружающую среду

4.1.1. С целью корректного проведения оценки безопасности хранилищ РАО для длительных периодов времени и протяженных пространственных областей в первую очередь должны быть спрогнозированы значения характеристик процесса переноса радионуклидов.

4.1.2. Для приповерхностных хранилищ РАО наиболее значимыми в сценарии нормальной эволюции хранилища РАО механизмами переноса радионуклидов и физико-химическими процессами, влияющими на этот перенос, являются, как правило:

- сорбция;

- адвекция;

- диффузия;

- дисперсия;

- распад и накопление радионуклидов

4.2. Уравнения переноса радионуклидов

4.2.1. Основное уравнение переноса радионуклидов с жидкостью в сплошных средах может быть получено из уравнения баланса радионуклидов в твердой и жидкой фазах в предположениях о неподвижности твердой фазы и о химическом равновесии концентраций радионуклидов в жидкой и твердой фазах. Для описания переноса взвешенной твердой фазы или газообразной фазы, содержащихся в жидкостях-носителях и содержащих радионуклиды как правило, требуется дополнительное уравнение баланса массы.

4.2.2. При прогнозировании процесса переноса радионуклидов следует учитывать относительную значимость переноса радионуклидов грунтовыми водами через неоднородности в среде (например, трещины).

4.3. Механизмы переноса радионуклидов в сценариях их возможного выноса с газами

4.3.1. В хранилищах РАО приповерхностного типа генерируется газ различного химического состава при коррозии металлических элементов конструкций и сооружений, бактериальном разложении (биологической деградации) органических веществ и ощелачивании целлюлозы (радиолиз поровой жидкости в таких хранилищах несущественен). При оценке безопасности хранилищ РАО следует хотя бы качественно оценить роль различных механизмов выноса радионуклидов с газами, образующимися и накапливающимися в сооружениях хранилища.

4.3.2. По мере накопления газов в хранилище начинается их миграция через пористые среды барьеров безопасности, которая двояко влияет на радиационную безопасность хранилища. С одной стороны, миграция газов обеспечивает механизм непрерывного стравливания накапливающихся газов и снижение давления газов на барьеры безопасности хранилища, уменьшая вероятность их механического разрушения, что положительно влияет на уровень безопасности хранилища. С другой стороны, миграция газов может способствовать выносу радионуклидов из хранилища, снижая его безопасность.

4.3.3 К механизмам выноса радионуклидов из хранилища РАО с образующимися и накапливающимися в нем газами относятся, в частности:

- вертикальная миграция радионуклидов с газовыми пузырьками как в двухфазной (газ, жидкость), так и в трехфазной (газ, жидкость, минеральный скелет) средах;

- горизонтальная миграция радионуклидов, растворенных в поровой жидкости, за счет уменьшения вязкости жидкости и соответствующего увеличения скорости ее миграции через пористые среды при увеличении содержания растворенных в ней газов;

- залповый вынос радионуклидов из хранилища РАО при нарушении целостности инженерных барьеров хранилища РАО за счет повышенного давления газов в хранилище (образовании трещин, выдавливании или сдвиге запечатывающих хранилище РАО элементов и т.д.).

4.3.4. Моделирование миграции газов из хранилища РАО должно быть направлено в основном на выяснение возможности выхода газов за пределы сооружений хранилища РАО и прохождения их через ближнюю и дальнюю зоны хранилища, т.е. на решение следующих задач:

- оценку значения избыточного давления в элементах и сооружениях хранилища РАО;

- оценку возможного ускорения миграции жидкой фазы, содержащей радионуклиды, за счет миграции газов;

- определение, не может ли движение газа привести к выносу на дневную поверхность значительного количества радиоактивных веществ, таких, например, как радон.

4.3.5. Следует определить преимущественный механизм выноса газа из геосферы в биосферу. Результаты его моделирования с помощью аналитических или численных методов могут быть приняты за основу количественной оценки влияния генерации газов на безопасность хранилища РАО.

4.3.6. Основные процессы и факторы переноса жидкости и газов через пористые среды и их влияние на различные аспекты безопасности хранилища РАО рассмотрены в приложении 5.