15 августа 2012

Обследование территории Новотроицкого рудоуправления

Atomic-Energy.ru
Фрагмент ложа хвостохранилища

В результате исследований сотрудников филиала «Сибирский территориальный округ» ФГУП «РосРАО» на территории бывшего Новотроицкого рудоуправления (Читинская область) определены общий объем радиоактивных отходов, объекты и участки, подлежащие реабилитации; составлены карты загрязнения. Все это дает возможность выработки необходимых решений по реабилитации территории.

Новотроицкое рудоуправление располагалось в долине реки Унды в 2-3 км от поселка Новотроицка Балейского района Забайкальского края, в 240 км юго-восточнее города Читы. Его производственная деятельность (1949-1964 годы) была связана с добычей монацитового сырья для последующего извлечения из него тория.

В состав основных производственных объектов предприятия входили:

  • семь небольших карьеров;
  • шесть обогатительных фабрик с промывочными гравитационными установками;
  • доводочная фабрика для переработки чернового концентрата методом магнитной сепарации;
  • гидротехнические сооружения;
  • промплощадка с административно-бытовыми помещениями, складскими и прочими зданиями и сооружениями.

В результате производственной деятельности объекты предприятия оказались загрязнены радиоактивным торийсодержащим монацитом. Содержание монацита в «хвостах» обогатительной фабрики составляло 0,05%, доводочной – 2%. Кроме того, на территории жилого поселка Новотроицкого рудоуправления были построены различные объекты с применением торийсодержащих отходов горного производства, которые использовались в качестве наполнителя бетона, штукатурного и строительного растворов.

Реабилитационные работы в 1968-2004 годах

С июня 1968 года по 1997 год объекты предприятия (дамбы, водосбросные каналы и т.д.) обслуживал Забайкальский горно-обогатительный комбинат. В 1971 году он провел работы по очистке промплощадки бывшего рудоуправления до уровня γ-фона 30 мкР/ч. В 1973-1979 годах осуществлялись мероприятия по консервации хвостохранилища по проекту «ПромНИИпроект» (сегодня ОАО «ВНИПИпромтехнологии»). Они включали  срезку радиоактивного грунта и захоронение наиболее радиоактивного материала в подвале здания фабрики с последующим  бетонированием, разборку сооружений с захоронением строительного мусора на территории хвостохранилища путем засыпки нерадиоактивными «хвостами». Однако и после этих работ практически на всех участках добычи и переработки монацитового сырья остались контрастные площадные и точечные участки радиоактивного загрязнения (УРЗ).

За период с 1964 по 2002 годы на хвостохранилище произошло несколько аварий, связанных с разрушением ограждающих и верховой дамб, нагорной канавы, системы слива воды из затопленного карьера.

В начале 2000-х годов ФГУП «Забайкальский научно-исследовательский институт» разработал рабочий проект «Ликвидация и предупреждение радиоактивного загрязнения города Балей». В соответствии с ним в 2004 году были произведены работы по рекультивации шести УРЗ, в частности, путем нанесения на них слоя инертного материала (гальки со стаккерных и золоторудных отвалов) и затем – плодородной почвы.

 

Общий вид территории Новотроицкого рудоуправления

 

Проект ФГУП «РосРАО»: составляющие, средства и методики

В 2009 году сотрудники филиала «Сибирский территориальный округ» (СТО) ФГУП «РосРАО» и его Иркутского отделения в рамках реализации ФЦП «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года» (п. №233) изучили текущую радиационную обстановку и состояние реабилитации УРЗ на территории бывшего рудоуправления.

Работы включали радиационно-экологическое обследование объектов предприятия, хвостохранилища и прилегающей территории, жилых и общественных зданий поселка Новотроицка, ранжирование объектов и территорий по степени радиационной и экологической опасности с выделением первоочередных и второстепенных объектов работ по реабилитации, оценку экологических ­рисков.

Радиационное обследование и стационарные измерения радиационных параметров проб окружающей среды, отобранных при полевых исследованиях, осуществлялись аккредитованной лабораторией радиационного контроля  Иркутского отделения СТО ФГУП «РосРАО» с привлечением других служб и подразделений филиала. Формирование и заполнение электронных баз данных, обработка полученных данных и построение карт-схем обследованной территории производились в техническом отделе филиала.

При проведении работ использовались дозиметрические, радиометрические, спектрометрические средства измерений 18 радиационных параметров. Для сбора, обработки и анализа данных использованы сетевые компьютерные технологии «клиент – сервер» на платформе ПО MS SQL Server 7.0 и MS Access 2000. В качестве одного из методов визуализации полученных данных и для предварительных экспертных оценок радиационной обстановки территории хвостохранилища использован метод построения тематических карт-схем. Они могут быть представлены как с изображением параметров радиационной обстановки в виде символов, отличающихся размером или цветом в зависимости от значения в точке (координате) наблюдения, так и с представлением расчетной поверхности распределения интересующего параметра и изолиний, построенных с учетом частотного распределения. В качестве топоосновы использованы космические снимки, взятые из программы Google Earth (версия 4.3.7204.0836 (бета)). Привязка координат точек наблюдений к планшетам (топооснове) местности осуществлялась с помощью специально разработанной программы.

Организация γ-съемки

На территории хвостохранилища, производственной площадки бывшего Новотроицкого рудоуправления и территории поселка Новотроицка проведена комплексная (автомобильная и пешеходная) γ-съемка.

 

Карта-схема съемки

 

Автомобильная γ-съемка осуществлялась с помощью специального γ-спектрометра «Авто-гамма 2хС», установленного на полноприводном автомобиле УАЗ-220694-04. Перед началом работ на территориях, подлежащих обследованию, были выделены участки, пригодные для автомобильной съемки, характеризующиеся относительно ровным рельефом (открытая местность или редколесье).

Время набора спектра на спектрометре устанавливалось равным 10 с. При этом среднее квадратическое отклонение измеренного значения мощности эквивалентной дозы (МЭД) от его среднего значения составляло не более 0,01 мкЗв/ч при доверительной вероятности 0,95. Скорость автомобиля во время съемки составляла 2-8 км/ч, то есть при движении записывались значения МЭД, удельной активности естественных радионуклидов и 137Cs, усредненные на отрезках от 6 м до 22 м. Отдельные маршрутные пути съемки прокладывались на расстоянии 10-20 м друг от друга. Средняя плотность измерений составила около 50 измерений на гектар. Координаты точек наблюдения и маршрутов получали при помощи GPS-навигатора.

Во время съемки оператор спектрометра непрерывно следил за текущими значениями радиационных параметров, представляемых на экране монитора компьютера в графической форме. Если значение МЭД существенно возрастало по отношению к среднему для данной территории, машина останавливалась и проводилось детальное пешеходное обследование данного участка с использованием приборов СРП-88Н, СРП-68.

Ежедневно в контрольной точке спектрометр калибровался по энергии, одновременно проверялись калибровка по мощности дозы и значения географических координат. После рабочего дня также делались замеры в контрольной точке.

Методом автомобильной γ-съемки удалось обследовать значительную часть территории хвостохранилища, доступные места промплощадок обогатительных фабрик, улицы поселка Новотроицка. В общей сложности проведено 4371 измерение МЭД.

На территориях, недоступных для автомобильной съемки, проводили пешеходную. Вся территория, на которой предполагалось проводить такую съемку, разбивалась на участки, соответствующие объему работ за одну смену, каждый из которых исследовали два оператора. Один с дозиметром ДКГ-01 «Сталкер», оснащенным встроенным GPS-навигатором, (длительность измерения – 10 с) по намеченным маршрутам обходил обследуемую территорию со скоростью 2-3 км/ч. Через каждые 6-8 м значение МЭД, усредненное на этом отрезке, вместе с координатами автоматически заносилось в память прибора. При обнаружении локальных аномалий оператор тщательно обследовал выявленную аномалию, фиксируя значения МЭД и географические координаты. Расстояние между маршрутами обследования составляло 5-7 м. Второй оператор с прибором СРП-88 (СРП-68) вел поиск локальных радиационных аномалий между маршрутами, уделяя особое внимание характерным объектам (обломкам строительных конструкций, мусору и т.д.).

Общее количество точек измерения МЭД при пешеходной съемке составило 27541. Ежедневно для контроля и сличения показаний радиометров в контрольной точке одновременно с калибровкой автомобильного γ-спектрометра проводилось измерение МЭД всеми приборами со статистической погрешностью не более 15%.

Результаты γ-съемки, полученные различными средствами измерения, были откорректированы с учетом коэффициентов, определенных при регулярных сличениях средств измерения в контрольных точках, и занесены в электронную базу данных вместе с координатами точек измерения.

Затем с использованием программного пакета «Surfer» была построена схема распределения γ-поля на обследованной территории. Ее общая площадь составляет около 150 га. Средние значения МЭД на площади хвостохранилища и прилегающих территориях варьируются от 0,15 мкЗв/ч до 3 мкЗв/ч. Таким образом, на данной территории остались площадные и точечные УРЗ. Общая площадь территорий, на которых МЭД превышает 0,4 мкЗв/ч, составляет 15,8 га. Площадь участков, где значения МЭД выше 1 мкЗв/ч – 8, 7 га.

Основными радиационно опасными объектами являются мелкие пескообразные «хвосты» горных пород в ложе хвостохранилища, а также просыпи первичного сырья и обогащенного концентрата монацита на бывшей промплощадке рудоуправления и прилегающих терри­ториях.

Определение радионуклидного состава загрязнений

Для оценки суммарной активности и физических объемов радиоактивных загрязнений определялся радионуклидный состав «хвостов» в хвостохранилище и загрязнений на производственной площадке бывшего Новотроицкого рудоуправления и прилегающих территориях.

На участках хвостохранилища со средними значениями МЭД было отобрано 25 контрольных проб. На УРЗ пробы отбирались металлическим кольцом с площадью основания 92 см2, высотой 50 мм. Для изучения вертикального распределения радионуклидов в нескольких точках пробы отбирались послойно с шагом 5-10 см на глубину до 1 м. Часть проб были отобраны с поверхности на глубину до 15 см. Всего было взято и исследовано более 100 проб, которые затем помещались в пластиковые контейнеры объемом 250 см3 с герметичными крышками. Потом их обследовали в стационарных лабораторных условиях на γ-спектрометре с полупроводниковым детектором.

 

Карта МЭД-04

 

Все пробы, отобранные на радиационных аномалиях, характеризуются повышенным содержанием 226Ra и 232Th. Их максимальные содержания, составляющие 4080 Бк/кг и 28800 Бк/кг  соответственно, обнаружены в пробах, отобранных вблизи бывшей доводочной фабрики. Площадь загрязнения в этой точке около 15 м2. Вероятно, здесь были просыпи обогащенного концентрата монацита.

Основным загрязнителем является 232Th. Его удельная активность в пробах превышает минимально значимую для этого радионуклида – 103 Бк/кг. Таким образом, грунт на УРЗ должен быть классифицирован как твердые РАО низкой активности.

На территории хвостохранилища и производственных площадок обогатительных фабрик были также измерены объемная активность изотопов радона в подпочвенном воздухе и плотность потока радона с поверхности почвы для выявления возможной эманации изотопов радона с поверхности хвостохранилища. Исследования показали, что в настоящее время поселок Новотроицк не попадает под действие радона, выделившегося из хвостохранилища в приземную атмосферу; опасности для населения нет.

Изучение объектов окружающей среды

В водной системе «ручей Холбонский – водохранилище» на месте южного карьера проводилось исследование радиоактивности воды и донных отложений. Отбор проб осуществлялся с помощью специально сконструированных и изготовленных пробоотборников. Радионуклиды, содержащиеся в воде, определялись γ-спектрометрическим методом. Анализ показал, что в целом вода и донные отложения не представляют радиационной опасности для населения.

На хвостохранилище и прилегающих территориях исследована травянистая растительность. Пробы отбирались в начале октября, после завершения сезонного цикла развития травянистых растений, то есть в период возможного максимального накопления радионуклидов. Значения удельной активности 40К для всех проб растительности находятся в пределах, характерных для травянистой растительности. Средняя удельная активность 226Ra и 232Th в растительности на прилегающих территориях соответствует природной, однако на самом хвостохранилище она, соответственно, в 2,5 и 3,5 раза выше.

 

Отбор проб

 

Оценка объемов и активности РАО

Для более точной оценки физических объемов и суммарной активности радиоактивных отходов на территории хвостохранилища и прилегающих территориях было пробурено 14 скважин. Бурение осуществлялось на всю толщину техногенных отложений. В каждой скважине выполнен γ-каротаж, отобранные образцы грунта проанализированы γ-спектрометрическим методом.

В скважинах проведено 165 измерений МЭД. Минимальное значение МЭД – 0,17 мкЗв/ч, максимальное – 37 мкЗв/ч. Повышенные значения МЭД отмечаются только в приповерхностной части разреза скважин.

Суммарная эффективная радиоактивность (Аэфф) разреза рыхлых отложений определялась радиометрическими измерениями проб из скважин. Общее количество проб – 44, минимальное значение Аэфф – 95 Бк/кг, максимальное – 10500 Бк/кг.

Площадь заполненной части хвостохранилища, оцененная по спутниковым фотографиям, составляет 40 га. Общий объем накопленных «хвостов», определенный из натурных наблюдений, результатов буровых работ и оценки толщины слоя «хвостов» у дамбы – 1,85*106 м3. Однако их основная масса не является радиоактивными отходами: средняя удельная активность 232Th составляет 72 Бк/кг, 226Ra – 26 Бк/кг, 40К – 1100 Бк/кг.

Предварительная консервативная оценка общего объема и РАО, находящихся в хвостохранилище, на промплощадке и прилегающих территориях Новотроицкого рудоуправления, составляет 2,61*105 м3, их активность – 7,7*1011 Бк (20,9 Ки).

 

Буровая установка

 

Радиационное обследование Новотроицка

Поселок Новотроицк расположен в непосредственной близости от северного и южного карьеров, в которых добывался монацитовый песок, и хвостохранилищ обогатительной фабрики.

В ходе работ проведены автомобильная γ-съемка территории поселка, радиационное обследование 92 жилых и общественных зданий, радиационный анализ воды в местной водопроводной сети и проб почвы.

Обнаружены локальные радиационные аномалии, где МЭД достигает 0,5-1,2 мкЗв/ч. Общее распределение МЭД, по-видимому, отражает естественное распределение радионуклидов в почве и подстилающих горных породах на территории поселка, которые в целом характеризуются повышенной радиоактивностью по сравнению со средними значениями по России. Общая площадь радиационных аномалий, которые нуждаются в дезактивации (МЭД>0,4 мкЗв/ч), относительно невелика.

В некоторых домах, особенно расположенных в южной части поселка, радиационные параметры превышают допустимые уровни по НРБ-99 (2009), как по мощности дозы γ-излучения (до 4,68 мкЗв/ч), так и по значению эквивалентной равновесной объемной активности радона (до 2450 Бк/м3). Это обусловлено использованием монацитового песка в штукатурке, а материалов из карьеров – для фундаментов и подсыпки зданий. Так, в штукатурке одного из домов содержание радионуклидов в десятки раз превышает допустимые нормы и составляет по 226Ra 1100 Бк/кг, по 232Th – 10700 Бк/кг.

На территории поселка обнаружено несколько объектов, подлежащих дезактивации: разрушенные школа и баня, заброшенный переговорный пункт.

Суммарная β-α-активность воды из источников питьевого водоснабжения  удовлетворяет требованиям НРБ-99 (2009). Содержание радионуклидов в почве – типичное для данного региона.

Заключение

На основе полученных данных ФГУП «РосРАО» в 2010 году проводит разработку технических решений для рекультивации УРЗ, выявленных на хвостохранилище, промплощадке и прилегающих территориях, с целью обеспечения экологически-безопасного хранения радиоактивных отходов.

Анализ состояния участков, закрытых в 2004 году экранирующим инертным грунтом и потенциально плодородным слоем, показал, что с годами они не нарушаются, ни ветровой, ни и водной эрозией и естественным образом зарастают; МЭД γ-излучения в целом соответствует безопасному уровню. Таким образом, предложенные технологии выявления и оконтуривания, проектные и конструкторские решения по рекультивации УРЗ являются нормативно обоснованной, оптимальной и практически применимой базой, позволяющей обеспечить экологически безопасное хранение радиоактивных отходов. Они могут быть реализованы в проекте ФГУП «РосРАО» по ликвидации радиационных загрязнений и рекуль­тивации.

Для рационального использования средств и снижения капитальных затрат на проектирование, согласование, проведение горно-рекультивационных работ и радиометрическое сопровождение необходимо привлечение на подрядные работы местных специалистов и организаций, имеющих необходимые разрешительные документы.

Авторы

Глаголенко Юрий Васильевич

Мироненко Сергей Николаевич

Синицкий Владимир Васильевич

Черняго Борис Петрович