Том 337 № 2 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/2/5083
Профиль приповерхностного хранилища твердых радиоактивных отходов уранового производства
Актуальность. Приповерхностные хранилища твердых радиоактивных отходов предприятий урановой промышленности представляют потенциальную угрозу для окружающей среды. Поэтому решение проблемы кондиционирования размещенных в них шламов является важной экологической задачей. При этом радиоактивные отходы являются перспективным техногенным источником урана, а значит, технология их переработки должна включать возможность его извлечения. Все это требует в первую очередь детального изучения состава отходов и форм нахождения в них урана. Цель. Определение фазового и химического составов твердых радиоактивных отходов приповерхностного хранилища АО «Чепецкий механический завод». Установление профиля хранилища, зон концентрирования урана и форм его нахождения в отходах. Методы. Рентгенофазовый и рентгеноспектральный флуоресцентный анализы, атомно-эмиссионная и масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ. Результаты и выводы. Приповерхностное хранилище состоит из трех карт. Мощность верхнего экранирующего слоя грунта – 3–3,5 м, более чем на 59 мас. % он состоит из SiO2. На территории хранилища находится четыре типа твердых радиоактивных отходов. Шламы уранового производства, состоящие в основном из гипса (58–88 мас. %), размещены на территории карт 1 (глубина 3–7 м) и 2 (глубина от 3,5–4,5 до 7 м). Отходы уранового производства, состоящие на 81–89 мас. % из SiO2, находятся в пределах карты 3 (глубина 4–7 м). Шламы кальциевого производства расположены в южной части карты 2 и на территории карты 3 выше урановых отходов. Их основа – CaCO3 (60–95 мас. %). Шламы циркониевого производства преимущественно состоят из CaCO3 (53–67 мас. %) и CaF2 (23–32 мас. %) и находятся в северной части карты 2 над слоем урановых отходов. Уран содержится во всем объеме отходов хранилища и сконцентрирован неравномерно. Среднее его содержание в зависимости от локации составляет от 0,006 до 0,498 мас. %. В шламе уран присутствует и в составе основных компонентов, и в виде собственных минеральных фаз. По содержанию урана отходы сопоставимы с бедными рудами, что позволяет рассматривать их как техногенный источник данного металла.
Ключевые слова:
твердые радиоактивные отходы, приповерхностное хранилище, урановое производство, уран, фазовый состав, химический состав
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Remedial effect and operating status of a decommissioned uranium mill tailings (UMT) repository: a micro-ecological perspective based on bacterial community / G. Feng, J. Yong, Q. Liu, H. Chen, Y. Hu, P. Mao // Journal of Environmental Management. ‒ 2023. ‒ Vol. 340. ‒ P. 117993. DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.117993.
2. Fissure channeling caused anomalous uranium concentration in groundwater downstream of a uranium mine tailings impoundment site / T. Xie, J. Zhu, X. Liu, R. Wang, P. Liang, Z. Wang, A. Zhang, T. Qian, D. Zhao // Journal of Hazardous Materials. ‒ 2025. ‒ Vol. 488. ‒ P. 137492. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.137492.
3. Modeling evaluation of the impact of residual source material on remedial time frame at a former uranium mill site / R.D. Kent, R.H. Johnson, A.D. Laase, J.L. Nyman // Journal of Contaminant Hydrology. ‒ 2024. ‒ Vol. 261. ‒ P. 104298. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2024.104298.
4. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. В 3 т. Т. 1 / А.М. Агапов, А.А. Абрамов, С.В. Дьяков и др. / под общ. ред. Е.В. Евстратова, А.М. Агапова, Н.П. Лаверова и др. – М.: ОАО «Энергопроманалитика», 2012. – 356 с.
5. Особые радиоактивные отходы / А.А. Абрамов, А.Н. Дорофеев, Ж.В. Тяжкороб и др. / под общ. ред. И.И. Линге. – М.: ООО «САМ Полиграфист», 2015. – 240 с.
6. Leaching behaviour and mechanism of U, 226-Ra and 210-Pb from uranium tailings at different pH conditions / T. Xie, B. Lian, C. Chen, T. Qian, X. Liu, Z. Shang, T. Li, R. Wang, Z. Wang, A. Zhang, J. Zhu // Journal of Environmental Radioactivity. ‒ 2023. ‒ Vol. 270. ‒ P. 107300. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2023.107300.
7. Migration behavior of 226-Ra in rock and soil media around a typical uranium tailings reservoir / Y. Hao, T. Xie, C. Chen, K. Chen, T. Li, B. Lian, P. Liang, S. Yang, R. Wang, Z. Wang, W. Chen, A. Zhang, J. Zhu // Environmental Technology & Innovation. ‒ 2025. ‒ Vol. 37. ‒ P. 103944. DOI: 10.1016/j.eti.2024.103944.
8. Research on leaching behavior of uranium from a uranium tailing and its adsorption behavior in geotechnical media / T. Xie, T. Qian, B. Lian, C. Chen, P. Liang, X. Liu, T. Li, T. Wang, K. Chen, A. Zhang, J. Zhu // Journal of Environmental Management. ‒ 2024. ‒ Vol. 353. ‒ P. 120207. DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.120207.
9. Богуславский А.Е., Гаськова О.Л., Шемелина О.В. Миграция урана в грунтовых водах района шламохранилища Ангарского электролизного химического комбината // Химия в интересах устойчивого развития. – 2012. – Т. 20. – № 5. – С. 515–529.
10. Ульянин Ю.А., Бойцов А.В. Мировая урановая промышленность: состояние и перспективы развития // Актуальные проблемы урановой промышленности: сборник трудов X юбилейной Международной научно-практической конференции, посвященной 25-летию АО «НАК «Казатомпром» и 20-летию ТОО «Институт высоких технологий». – Алматы, Республика Казахстан, 24–26 ноября 2022. – Алматы: КБТУ, 2022. – Ч. 1. – С. 6–11.
11. Khan W.S. Treatment of radioactive waste // Recycling and Reusing of Engineering Materials. – Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2022. – P. 275–294. DOI: 10.1016/B978-0-12-822461-8.00009-7.
12. Recovery of uranium from low-grade tailings by electro-assisted leaching / M. Li, F. Gao, X. Zhang, S. Lv, J. Huang, X. Wu, Q. Fang // Journal of Cleaner Production. – 2020. – Vol. 271. – P. 122639. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.122639.
13. Создание и развитие АО «Чепецкий механический завод» / С.В. Головин, В.П. Бенкевич, С.М. Марченко, И.А. Фарушев. – Ижевск: Ижевская республиканская типография, 1996. – 165 с.
14. Кондратов А.С. Уникальный опыт глубинного захоронения промстоков ОАО «ЧМЗ» // Промышленная и экологическая безопасность. – 2011. – № 8 (58). – С. 54–55.
15. Советская атомная наука и техника / под ред. К.И. Щелкина, А.А. Задикян, И.Д. Морохова. – М.: Атомиздат, 1967. – 391 с.
16. Шевченко В.Б., Судариков Б.Н. Технология урана. – М: Атомиздат, 1961. – 330 с.
17. Обезвреживание промышленных отходов / М.Г. Штуца, В.Б. Филиппов, М.Л. Медведева, Б.Г. Ершов // Экология и промышленность России. – 2003. – № 5. – С. 11–14.
18. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Сорбционные процессы при загрязнении подземных вод тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Уран: аналит. обзор. – Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2014. – 127 с.
19. Савенко В.С., Савенко А.В. Экспериментальные методы изучения низкотемпературных геохимических процессов. – М.: ГЕОС, 2009. – 303 с.
20. Шемелина О.В. Закономерности миграции урана в низкорадиоактивных хранилищах отходов (на примере АО АЭХК): дис. … канд. геол.-минерал. наук. – Новосибирск, 2019. – 154 с.
21. Поведение урана при формировании и последующем хранении твердых радиоактивных отходов конверсионного производства / С.Ю. Скрипченко, С.М. Титова, К.А. Наливайко, В.С. Семенищев // Изв. вузов. Химия и хим. технология. – 2024. – Т. 67. – № 5. – С. 77–86. DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6925.
22. Spectroscopic identification of Ca-bearing uranyl silicates formed in C–S–H systems / A.S. Yorkshire, M.C. Stennett, B. Walkley, J.L. Provis, L.T. Townsend, L.T. Haigh, N.C. Hyatt, L.M. Mottram, C.L. Corkhill // Scientific Reports. – 2023. – Vol. 13. – P. 3374. DOI: 10.1038/s41598-023-30024-0.
23. Коровин С.С. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. В 3 т. Т. 2. – М.: Издательство МИСиС, 2003. – 461 с.
24. Доронин Н.А. Металлургия кальция. – М.: Атомиздат, 1959. – 93 с.
25. V. Thiery, Trincal V., Davy C.A. The elusive ettringite under the high-vacuum SEM – a reflection based on natural samples, the use of Monte Carlo modelling of EDS analyses and an extension to the ettringite group minerals // Journal of Microscopy. ‒ 2017. ‒ Vol. 268. ‒ P. 84–93. DOI: 10.1111/jmi.12589.
REFERENCES
1. Feng G., Yong J., Liu Q., Chen H., Hu Y., Mao P. Remedial effect and operating status of a decommissioned uranium mill tailings (UMT) repository: a micro-ecological perspective based on bacterial community. Journal of Environmental Management, 2023, vol. 340, pp. 117993. DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.117993.
2. Xie T., Zhu J., Liu X., Hao Y., Wang R., Liang P., Wang Z., Zhang A., Qian T., Zhao D. Fissure channeling caused anomalous uranium concentration in groundwater downstream of a uranium mine tailings impoundment site. Journal of Hazardous Materials, 2025, vol. 488, pp. 137492. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.137492.
3. Kent R.D., Johnson R.H., Laase A.D., Nyman J.L. Modeling evaluation of the impact of residual source material on remedial time frame at a former uranium mill site. Journal of Contaminant Hydrology, 2024, vol. 261, pp. 104298. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2024.104298.
4. Agapov A.M., Abramov A.A., Dyakov S.V. Problems of nuclear legacy and ways to solve them. Moscow, OJSC «Energopromanalitika» Publ., 2012. Vol. 1, 356 p. (In Russ.)
5. Abramov A.A., Dorofeev A.N., Tyazhkorob Zh.V. Special radioactive waste. Moscow, OOO SAM Polygraphist Publ., 2015. 240 p. (In Russ.)
6. Xie T., Lian B., Chen C., Qian T., Liu X., Shang Z., Li T., Wang R., Wang Z., Zhang A., Zhu J. Leaching behaviour and mechanism of U, 226-Ra and 210-Pb from uranium tailings at different pH conditions. Journal of Environmental Radioactivity, 2023, vol. 270, pp. 107300. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2023.107300.
7. Hao Y., Xie T., Chen C., Chen K., Li T., Lian B., Liang P., Yang S., Wang R., Wang Z., Chen W., Zhang A., Zhu J. Migration behavior of 226-Ra in rock and soil media around a typical uranium tailings reservoir. Environmental Technology & Innovation, 2025, vol. 37, pp. 103944. DOI: 10.1016/j.eti.2024.103944.
8. Xie T., Qian T., Lian B., Chen C., Liang P., Liu X., Li T., Wang T., Chen K., Zhang A., Zhu J. Research on leaching behavior of uranium from a uranium tailing and its adsorption behavior in geotechnical media. Journal of Environmental Management, 2024, vol. 353, pp. 120207. DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.120207.
9. Boguslavsky A.E., Gaskova O.L., Shemelina O.V. Uranium migration in groundwater in the area of the sludge storage facility of the Angarsk Electrolysis Chemical Plant. Chemistry for Sustainable Development, 2012, vol. 20, no. 5, pp. 515–529. (In Russ.)
10. Ulyanin Yu.A., Boytsov A.V. World uranium industry: status and development prospects. Actual problems of the uranium industry. Collection of works of the X Anniversary International Scientific and Practical Conference dedicated to the 25th anniversary of JSC NAC Kazatomprom and the 20th anniversary of LLP Institute of High Technologies. Almaty, Republic of Kazakhstan, November 24–26, 2022. Almaty, KBTU Publ., 2022. P.t 1, pp. 6–11. (In Russ.)
11. Khan W.S. Treatment of radioactive waste. Recycling and Reusing of Engineering Materials. Amsterdam, Netherlands, Elsevier, 2022. pp. 275–294. DOI: 10.1016/B978-0-12-822461-8.00009-7.
12. Li M., Gao F., Zhang X., Lv S., Huang J., Wu X., Fang Q. Recovery of uranium from low-grade tailings by electro-assisted leaching. Journal of Cleaner Production, 2020, vol. 271, pp. 122639. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.122639.
13. Golovin S.V., Benkevich V.P., Marchenko S.M., Farushev I.A. Creation and development of JSC Chepetsk Mechanical Plant. Izhevsk, Izhevsk Republican Printing House, 1996. 165 p. (In Russ.)
14. Kondratov A.S. Unique experience of deep disposal of industrial wastewater of ChMZ OJSC. Industrial and environmental safety, 2011, no. 8 (58), pp. 54–55. (In Russ.)
15. Shchelkin K.I., Zadikyan A.A., Morokhov I.D. Soviet atomic science and technology. Moscow, Atomizdat Publ., 1967. 391 p. (In Russ.)
16. Shevchenko V.B., Sudarikov B.N. Uranium technology. Moscow, Atomizdat Publ., 1961. 330 p. (In Russ.)
17. Shtuza M.G., Filippov V.B., Medvedeva M.L., Ershov B.G. Neutralization of industrial waste. Ecology and industry of Russia, 2003, no. 5, pp. 11–14. (In Russ.)
18. Putilina V.S., Galitskaya I.V., Yuganova T.I. Sorption processes during groundwater pollution with heavy metals and radioactive elements. Uranium: analytical review. Novosibirsk, State Public Scientific and Technical Library of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Publ., 2014. 127 p. (In Russ.)
19. Savenko V.S., Savenko A.V. Experimental methods for studying low-temperature geochemical processes. Moscow, GEOS Publ., 2009. 303 p. (In Russ.)
20. Shemelina O.V. Patterns of uranium migration in low-radioactive waste storage facilities (on the example of JSC AECC). Cand. Diss. Novosibirsk, 2019. 154 p. (In Russ.)
21. Skripchenko S.Yu., Titova S.М., Nalivaiko K.A., Semenishchev V.S. Uranium behavior during the formation and subsequent storage of solid radioactive wastes from conversion production. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.], 2024, vol. 67, no. 5, pp. 77–86. (In Russ.) DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6925.
22. Yorkshire A.S., Stennett M.C., Walkley B., Provis J.L., Townsend L.T., Haigh L.T., Hyatt N.C., Mottram L.M., Corkhill C.L. Spectroscopic identification of Ca-bearing uranyl silicates formed in C–S–H systems. Scientific Reports, 2023, vol. 13, no. 13, pp. 3374. DOI: 10.1038/s41598-023-30024-0.
23. Korovin S.S. Rare and trace elements. Chemistry and technology. Moscow, MISiS Publ. House, 2003. Vol. 2, 461 p. (In Russ.)
24. Doronin N.A. Calcium metallurgy. Moscow, Atomizdat Publ., 1959. 93 p. (In Russ.)
25. Thiery V., Trincal V., Davy C.A. The elusive ettringite under the high-vacuum SEM – a reflection based on natural samples, the use of Monte Carlo modelling of EDS analyses and an extension to the ettringite group minerals. Journal of Microscopy, 2017, vol. 268, pp. 84–93. DOI: 10.1111/jmi.12589.
