М.В. Желтоножская1, В.А. Желтоножский2, Н.В. Кузьменкова3, А.Н. Никитин4, В.В. Розанов5, А.П. Черняев6

1, 3, 5, 6 МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

2 НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

4 Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси (г. Гомель, Беларусь)

В работе представлены исследования образцов донных отложений в пруду-охладителе Чернобыльской АЭС (ЧАЭС). При аварии на 4-м энергоблоке ЧАЭС в окружающую среду попало большое количество мелко диспергированного ядерного топлива в виде частиц, в основном, размерами 1-10 мкм. Одним из важнейших резервуаров топливной компоненты выпадений в Чернобыльской зоне отчуждения является пруд-охладитель ЧАЭС. За последние три года уровень воды в водоеме резко упал и продолжается его постепенное снижение. Большое количество горячих частиц, которые ранее сохранились в бескислородных органогенных илах пруда-охладителя, теперь находится в области воздействия атмосферного кислорода и подвергаются выветриванию и химическим изменениям. 

Цель. Исследовать изотопный состав и вертикальное распределение радионуклидов в разрезах донных отложениях прудаохладителя ЧАЭС. Для исследования отбирались пробы из разных точек пруда-охладителя в виде кернов до глубины 30 см. Гамма-спектры образцов анализировались с помощью антикомптоновского спектрометра с HPGe детектором (Canberra) с бериллиевым окном и разрешением по энергии 1.9 кэВ для гамма-линий 60Co 1173 кэВ и 1333 кэВ и 350 эВ для гамма-излучения для гамма-линии 241Am 59 кэВ. 

Результаты. Получена активность 60Co, 94Nb, 134Cs, 137Cs, 154Eu, 155Eu, 241Am, 243Am, 243Cm в изученных образцах донных отложений. Активность 90Sr в образцах измерялась нерадиохимическими методом путем анализа спектров электронов и характеристического излучения. Отмечено, что для оценки изотопного состава альфа излучателей, а также расчета удельной активности отдельных альфа излучающих радионуклидов был использован метод непосредственной альфа-спектрометрии с небольшими изменениями. Получены данные о содержании 234U, 236U, 238U, 238Pu, 239+240Pu, 242Pu, 241Am, 243Am, 242Cm, 243+244Cm в изученных разрезах.

Практическая значимость. В результате исследований были выделены разрезы, где основная активность зафиксирована на глубине 15-20 см. Осадки до глубины 10 см, в основном, связаны с миграцией аэрозольных выпадений в последующие годы. В выпадениях донных отложений пруда-охладителя выделяется та же компонента, что и в почвах загрязненных территорий, примыкающих к 4-му энергоблоку ЧАЭС, хорошо исследованная в послеаварийный период. Анализ соотношений активационных радионуклидов 60Co и 94Nb на глубине 15-20 см и сравнение с данными по конструкционным материалам 2-го энергоблока ЧАЭС показал, что вероятнее всего это осадки от первого взрыва 4-го блока ЧАЭС, произошедшего 26.04.1986 г. В результате альфа-спектроскопических исследований были получены данные о составе альфа-излучателей для этих осадков. Оказалось, что изотопные соотношения трансурановых нуклидов в образцах донных отложений на глубине 15-20 см близки к изотопным отношениям в твэлах 4-го энергоблока ЧАЭС.

Желтоножская М.В., Желтоножский В.А., Кузьменкова Н.В., Никитин А.Н., Розанов В.В., Черняев А.П. Исследование топливных выпадений пруда-охладителя Чернобыльской АЭС // Наукоемкие технологии. 2021. Т. 22. № 7. С. 60−67. DOI: https://doi.org/10.18127/ j19998465-202107-08

1. Izrael Yu.A., Vakulovsky S.M., Vetrov V.A., Petrov V.N., Rovinsky F.Ya., Stukin E.D. Chernobyl: Radioactive Contamination of the Environment. Gidrometeoizdat publishers. Leningrad. 1990. 223 p.
2. Bugai D.A., Waters R.D., Dzhepo S.P., Skalsk’ij A.S. The cooling pond of the Chernobyl nuclear power plant: a ground-water remediation case history. Water Resour Res. 1997. V. 33(4). P. 677–688. https://doi.org/10.1029/96WR03963
3. Environmental Impact Assessment of the Drawdown of the Chernobyl NPP Cooling Pond as a Basis for Its Decommissioning and Remediation. IAEA-TECDOC-1886. International Atomic Energy Agency. Vienna. 2019.
4. Bulgakov A., Konoplev A., Smith J., Laptev G., Voitsekhovich O. Fuel particles in the Chernobyl cooling pond: current state and prediction for remediation options. J. Environ. Radioact. 2009. V. 100(4). P. 329–332.
5. Steinhauser G. Anthropogenic radioactive particles in the environment. J Radioanal. Nucl. Chem. 2018. V. 318. P. 1629–1639. https://doi.org/10.1007/s10967-018-6268-4
6. Zheltonozhskaya M.V., Zheltonozhsky V.A., Myznikov D.E. et al. Developing a Way of Processing Complex X-ray and Gamma Spectra in the Range of Low Energies. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2021. V. 85. № 10. P. 1122–1127. https://doi.org/10.3103/S1062873821100270
7. Zheltonozhsky V.A., Zheltonozhskaya M.V., Bondarkov M.D., Farfán E.B. Spectroscopy of radiostrontium in fuel materials retrieved from         the           Chernobyl nuclear power plant. Health Physics. 2021. V. 120. № 4. P. 378–386. http://dx.doi.org/10.1097/hp.0000000000001349
8. Lashko A.P., Lashko T.N., Odintsov A.A. et al. Comprehensive Analysis of the Isotopic Composition of Plutonium in the Emission from the Destroyed No. 4 Unit of the Chernobyl Nuclear Power Plant. At Energy. 2001. V. 91. P. 986–991. https://doi.org/10.1023/A:1014807403217
9. Zheltonozhskaya M.V., Zheltonozhsky V.A., Vlasova I.E. Kuzmenkova, N.V., Kalmykov S.N. The plutonium isotopes and strontium90 determination in hot particles by characteristic x-rays. J. of Env. Radioact. 2020. V. 225. P. 106448. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106448
10. Воеводин В.Н. Конструкционные материалы ядерной энергетики – вызовы XXI века. Харьков: Вопросы атомной науки и техники. 2007. С. 10–22.
11. Zheltonozhska M.V., Kulich N.V., Myznikov D.E., Slisenko V.I. Study of the Chernobyl fallout in 30-km zone after construction of the confinement. Nuclear Physics and Atomic Energy. 2019. V. 20. № 3. P. 258–264. http://dx.doi.org/10.15407/jnpae2019.03.258
12. Zheltonozhskii V.A., Zheltonozhskaya M.V., Kulich N.V., Bondar’kov M.D., Maksimenko A.M., Pazukhin E.M. Radionuclide composition of fragments of lava-like fuel-containing materials from the ChNPP fourth unit. Radiochem. 2011. V. 53. P. 550. https://doi.org/10.1134/S1066362211050183