Для долговременного радиоэкологического мониторинга зон предприятий ядерного-топливного цикла был сконструирован прототип устройства пассивного пробоотборника с концентрированием целевого компонента. В качестве сорбентов использовали водорастворимые высокомолекулярные полимеры на основе полиэтиленимина с этилендиаминтетраацетатными функциональными группировками (ПЭИ-ЭДТА). На способ и устройство получен патент №2384833, а также диплом в номинации «100 лучших изобретений России».
АННОТАЦИЯ
Создан и апробирован в полевых условиях пассивный пробоотборник, который может быть использован при радиационном мониторинге природных и сточных вод для оценки содержания наиболее токсичных альфа-излучающих радионуклидов, в первую очередь урана, нептуния, плутония и трансплутониевых элементов (Am, Cm). Пассивный пробоотборник содержит ячейку с открытой верхней и нижней частью, предохранительные металлические сетки и накопительный модуль. Накопительный модуль представляет собой мембранную ячейку с двумя мембранами, заполненную раствором водорастворимого полимера полиэтиленимин-диэтилентриаминпентаацетат (ПЭИ-ДТПА). Мембраны имеют размер пор (30 kDa) меньше размера полимера – 50 kDa, что обеспечивает постоянство его концентрации в ячейке, но в тоже время не препятствует свободному проникновению в ячейку воды. ПЭИ-ДТПА является селективным сорбентом плутония и трансплутониевых элементов. Пробоотборник обеспечивает получение проб воды с усредненным содержанием концентратов плутония и трансплутониевых элементов, для последующего альфа-спектрометрического определения их активности в анализируемой воде.
Таким образом, техническим результатом разработанного способа пробоотбора является:
- Универсальность. Возможность концентрирования плутония и ТУЭ из поверхностных и подземных природных вод, а также сточных вод и водоемов-накопителей радиоактивных отходов.
- Возможность концентрирования из подземных горизонтов на определенной глубине с усреднением содержания экотоксикантов во времени, что не обеспечивается простым пробоотбором, при котором объем анализируемой воды не может превышать нескольких литров.
- Возможность работы в воде, содержащей взвешенные нерастворимые вещества, остатки водной растительности и другие включения.
- Селективность, которую обеспечивает применения ПЭИ-ДТПА, что существенно упрощает дальнейший анализ проб на содержание плутония и ТУЭ, а именно отсутствуют стадии очистки от природных радионуклидов и макрокомпонентов природных вод (щелочных и щелочно-земельных элементов)
- Надежность. Отбор проб, основанный на процессе диффузии через мембрану, повышает надежность конструкции, поскольку пробоотборный узел не содержит движущих частей.
После лабораторных испытаний пробоотборника были проведены полевые испытания в зоне хранилища радиоактивных отходов Кирово-чепецкого химического комбината.
С этой целью был проведен радиоэкологический мониторинг с определением форм нахождения радионуклидов в загрязненной подземной воде. Выбраны места проведения полевых работ. Испытания проводили в скважинах на глубинах от 2 до 10 м. Испытания показали, что достигаемая степень концентрирования радионуклидов возрастает в ряду Am>Pu>U>Np>Tc>Sr. При повышенной карбонизации природных вод степень концентрирования урана и нептуния несколько снижается. Для плутония и америция степень концентрирования не зависит от свойств исследуемой природной воды.
