Санкт-ПетербургЯсно+4°C
$ЦБ:76,98ЦБ:92,23OPEC:63,39

Как петербургские учёные ликвидировали радиоактивное заражение почвы на Васильевском острове

противогаз
© pixabay.com

В марте исполнилось 10 лет с момента аварии на японской атомной станции «Фукусима-1». Её последствия оказались не такими катастрофичными, как можно было предположить сразу после ЧП. Однако территория вокруг АЭС до сих пор непригодна для проживания, а радиоактивный мусор, собранный в ареале загрязнения, лежит на временных складах, и никто толком не знает, что с ним делать.

Аналогичную проблему, хоть и более локальную, в девяностые годы пришлось решать коммерсантам, выкупившим под застройку один из участков на Васильевском острове. В середине прошлого века там располагалось предприятие ВПК, где в специальных шахтах хранились отработанные ядерные отходы. Их утилизировали ещё в советское время, однако бетон, из которого были построены стенки колодцев, оказался не слишком серьёзной преградой для радиоактивных элементов – стронция-90 и цезия-137. Они просочились в почву и сделали район непригодным для возведения каких-либо сооружений.

Для бизнесменов такой поворот событий оказался неприятным сюрпризом. Ведь с загрязнением тогда боролись, в основном, при помощи создания бетонных барьеров, препятствующих миграции радионуклидов. Но в этом случае о строительстве зданий пришлось бы забыть. Единственным доступным способом не попасть впросак оставался «вывод грунта из хозяйственного оборота», то есть его снятие и замена новым, но и тут не вышло.

Предпринимателям сообщили, что свободных могильников таких размеров нет, да и в том случае, если они вдруг появятся, подобная заявка практически не имеет шансов на одобрение. Операция по вывозу из центра города колоссального объёма заражённой земли – дело хлопотное (ЗСД был построен значительно позже), оно, как минимум, привлечёт к себе ненужное внимание и вызовет нездоровый общественный резонанс. Пусть уж лучше всё остается как есть, тем более что место это – безлюдное, да и радиоактивный фон рано или поздно придёт в норму.

Что же делать? Ведь в покупку ценного, как казалось на первый взгляд, актива были вложены значительные средства. С этим вопросом строители обратились в Санкт-Петербургский горный университет, учёные которого занимались профильными исследованиями. В частности, изучали возможность очистки грунтов до допустимых нормативов путём ионообменного вытеснения радиоактивных изотопов. Инновацию уже частично апробировали на образцах, отобранных с отчуждённых территорий в районе Чернобыльской АЭС, однако до окончания изысканий было ещё далеко.

Черемисина
© Форпост Северо-Запад

«Коэффициент диффузии стронция в грунте на территории бывшей промзоны был на два порядка выше, чем у цезия. Поэтому, если первый элемент фиксировался в верхнем слое толщиной 20-30 сантиметров, то второй проник на глубину нескольких метров. В результате объём подлежащих дезактивации грунтов был оценён не менее, как в пять тысяч кубических метров. Это примерно две с половиной тысячи тонн. Кроме того, район был захламлён строительным мусором, который также был заражён», - вспоминает заведующая кафедрой физической химии Санкт-Петербургского горного университета Ольга Черемисина (в 90-е годы кафедру возглавлял Дмитрий Чиркст).

Разработанная учёными технология напоминает кучное выщелачивание, которое применяется для извлечения золота из бедных руд. Её суть заключается в том, что породу укладывают на слегка покатую бетонную площадку и поливают раствором кислоты, который через определённое время вытекает в специальный поддон вместе с драгоценным металлом. В данном случае роль последнего предстояло сыграть стронцию и цезию.

Основной проблемой, которая стояла перед исследователями, был выбор так называемого элюента, то есть основы для жидкости, способной вытеснить радиоактивные изотопы из почвы. Если в процессе кучного выщелачивания применяется кислота, то здесь требовалось принципиально иное, гораздо более щадящее для земли решение. Ведь в противном случае весь её органический слой оказался бы выжженным, и рядом со зданием не могли бы расти ни деревья, ни кустарник, ни даже трава.

В конечном итоге, основываясь на результатах научных экспериментов, учёные сделали ставку на раствор хлорида железа с добавкой хлорида аммония, необходимого для стабилизации кислотности. Апробация способа ионообменного вытеснения радионуклидов в районе загрязнения началась в 1994-м. А ещё через три года химики приступили к практической очистке территории.

Черемисина
© Форпост Северо-Запад

«Пробы наиболее загрязнённой почвы массой по 80-100 килограммов мы помещали на сконструированный поддон из пластиката на бетонном основании (над ним была смонтирована нехитрая крыша из полиэтилена для защиты от дождя). Эти кучи равномерно смачивались элюирующими растворами из оросительной системы. Промывные воды медленно сквозь них просачивались и через отверстия с водосточными трубками в нижней части поддона стекали в специальные приёмники вместе с изотопами стронция и цезия. Использование разработанной технологии ионообменного выщелачивания почвогрунта растворами солей позволило довести его до заданной степени очистки, соответствующей нормативам строительства зданий и сооружений», - рассказывает Ольга Черемисина

Начались работы в августе, а завершились лишь в ноябре, когда температура воздуха уже опускалась до отрицательных значений. Учёным приходилось спешить и трудиться внеурочно, ведь промёрзшая почва не пропустила бы растворитель, и работу пришлось бы отложить до весны. Однако успели - грунт вычистили до нормативных значений и перемешали с новым для того чтобы исключить локальные центры активации, после чего инвесторы наконец-то смогли приступить к застройке злополучного участка.

дозиметр
© pixabay.com

Технология ионообменного вытеснения радиоактивных изотопов подтвердила свою эффективность. Сразу после «проверки боем» она была запатентована и впоследствии неоднократно применялась при ликвидации локальных радиоактивных загрязнений.

Кстати, вопросы рекультивации зараженных земель и отвалов являются одной из центральных тем панельных дисскусий Российско-Германского сырьевого форума на протяжении вот уже полутора десятков лет. Опыт немецких и российских ученых крайне востребован обеими сторонами. В числе организаторов конференций форума - Международный центр компетенций в горнотехническом образовании под эгидой ЮНЕСКО.