Спустя десятилетия после закрытия урановой шахты радиоактивный элемент все еще может сохраняться в грунтовых водах на этом участке, несмотря на усилия по очистке.
Недавнее исследование, проведенное учеными из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики, помогает понять, как загрязняющее вещество циркулирует в окружающей среде на бывших объектах добычи урана и почему его бывает трудно удалить. Вопреки предположениям, которые использовались для моделирования поведения урана, исследователи обнаружили, что загрязнитель связывается с органическим веществом в отложениях. Выводы предоставляют более точную информацию для мониторинга и восстановления на объектах.
Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
В 2014 году исследователи из Стэнфордского источника синхротронного излучения (SSRL) SLAC начали сотрудничать с Управлением по управлению наследием Министерства энергетики США, которое занимается загрязненными объектами, связанными с наследием деятельности Министерства энергетики в области ядерной энергетики и производства оружия. В рамках проектов, связанных с Законом о радиационном контроле хвостохранилищ урановых заводов, Министерство энергетики реабилитировало 22 объекта в Колорадо, Вайоминге и Нью-Мексико, где уран добывался и перерабатывался в период с 1940-х по 1970-е годы.
Уран был удален с площадок в рамках процесса очистки, а бывшие шахты и отвалы были закрыты более двух десятилетий назад. Ожидалось, что оставшийся уран глубоко в недрах под закрытыми отвалами покинет эти участки из-за естественного стока грунтовых вод. Однако уран сохраняется на повышенных уровнях в близлежащих грунтовых водах гораздо дольше, чем предсказывает научное моделирование.
В более раннем исследовании команда SLAC обнаружила, что уран накапливается в отложениях с низким содержанием кислорода вблизи одного из свалок в верховьях бассейна реки Колорадо. Эти отложения содержат большое количество органических веществ, таких как растительные остатки и бактериальные сообщества.
В ходе этого последнего исследования исследователи обнаружили, что доминирующая форма урана в отложениях, известная как четырехвалентный уран, связывается с органическим веществом и глинами в отложениях. Это повышает вероятность его сохранения на сайтах. Результат противоречил текущим моделям, используемым для предсказания движения и долговечности урана в отложениях, которые предполагали, что он образует нерастворимый минерал, называемый уранинитом.
Различные химические формы элемента сильно различаются по степени их подвижности и легкости перемещения в воде, говорит Шэрон Боун, ведущий автор статьи и исследователь с докторской степенью в SSRL, сотрудник Управления науки Министерства энергетики. Учреждение.
Поскольку уран связан с органическим веществом в отложениях, при определенных условиях он неподвижен. Четырехвалентный уран может стать подвижным, когда уровень грунтовых вод падает и кислород из воздуха попадает в пространства в отложениях, которые ранее были заполнены водой, особенно если уран связан с органическим веществом в отложениях, а не хранится в нерастворимых минералах.
«Либо вы хотите, чтобы уран был растворим и полностью вымывался грунтовыми водами, либо вы просто хотите, чтобы уран оставался в отложениях и не попадал в грунтовые воды», - говорит Боун. «Но при меняющихся сезонных условиях ни то, ни другое не происходит полностью».
Это циклическое движение в водоносном горизонте может привести к стойким шлейфам загрязнения ураном, обнаруженным в грунтовых водах, что не было зафиксировано при более ранних усилиях по моделированию.
«По большей части загрязнение ураном рассматривалось только в очень простых модельных системах в лабораториях», - говорит Боун.«Одним из больших достижений является то, что теперь мы наблюдаем уран в его естественной природной форме в отложениях. Эта динамика сложна, и это исследование позволит нам делать прогнозы моделирования, применимые к полевым условиям».