ИСТИНА

В настоящее время изоляция радиоактивных отходов (РАО) осуществляется путем создания мультибарьерной системы защиты для предотвращения попадания радионуклидов в окружающую среду. Одним из наиболее перспективных материалов в качестве компонента инженерных барьеров являются бентонитовые глины. Они состоят преимущественно из глинистого минерала монтмориллонита, который обеспечивает высокие сорбционные и противофильтрационные свойства по отношению ко многим радионуклидам. Кроме того, на сорбционные характеристики глин могут оказывать влияние различные примесные минералы. U(VI) представляет интерес, как распространенный компонент радиоактивных отходов, обладающий высокой миграционной способностью в условиях окружающей среды. В данной работе была исследована сорбция U(VI) на бентонитах двух месторождений – Катч (Индия) и Зырянское (Россия). Оба образца выделяются относительно высоким содержанием минерала гетита (α-FeOOH) – около 3 масс%. Сорбция U(VI) была изучена как на исходных образцах данных бентонитов, так и на их очищенных от гетита формах, а также на Na-форме для оценки влияния на сорбцию природы межслоевых катионов. Из литературных данных известно, что в зависимости от рН и состава раствора U(VI) существует в различных формах. В присутствии CO2 воздуха U(VI) может существовать в виде катиона UO22+ и карбонатных комплексов. При этом сорбция U(VI) осуществляется по механизмам ионного обмена (преимущественно в области низких рН, уменьшается с увеличением ионной силы раствора) и комплексообразования на поверхности (при более высоких рН, не зависит от ионной силы). В ряде исследований было показано, что даже небольшие количества оксигидроксидов железа значительно увеличивают сорбцию Np(V) (Semenkova et al., 2018) и Eu(III) (Verma et al., 2019) на бентоните Катч. На основании того, что связывание данных радионуклидов с глинами происходит преимущественно по механизму комплексообразования, для U(VI) также можно предположить увеличение сорбции на образце с примесью гетита. Для определения вклада механизмов взаимодействия U(VI) с исследуемыми бентонитами были проведены сорбционные эксперименты при различных ионных силах (0,01 М и 1 М NaClO4) в широком диапазоне рН. Выявлено, что сорбция U(VI) на природном бентоните Катч протекает преимущественно по механизму комплексообразования, в то время как взаимодействие U(VI) с очищенным бентонитом Катч происходит за счет как комплексообразования, так и ионного обмена. Снижение сорбции U(VI) в 1 М растворе NaClO4 может быть обусловлено присутствием в растворе конкурирующих катионов (Ca2+ и Mg2+) и образованием тройных комплексов U-Ca-CO3. Состав вымываемых из исходного Катча ионов в результате взаимодействия с раствором NaClO4 был проанализирован методом ICP-MS. Сравнение рН-зависимостей сорбции U(VI) на природном и очищенном образцах показало, что присутствие гетита не приводит к увеличению сорбции U(VI) на бентоните Катч (рис. 1). Напротив, в 0,01 М NaClO4 сорбция U(VI) на очищенном бентоните выше во всем диапазоне рН, что может быть обусловлено бóльшими константами связывания U(VI) с монмориллонитом. Для более точной оценки влияния присутствия гетита на поведение урана на образцах Зырянского месторождения эксперименты были проведены при более низкой концентрации U(VI) и увеличенном соотношении т/ж. Тем не менее, были получены зависимости, аналогичные наблюдаемым на образце Катч (рис. 2), – присутствие примеси гетита не увеличивает сорбцию U(VI). Также показано, что сорбция U(VI) на исходной и Na-форме Зырянского бентонита не отличается в пределах экспериментальной погрешности. Для более детального понимания механизмов взаимодействия U(VI) с исследуемыми бентонитами и определения локального окружения атомов U(VI), подготовлены образцы для измерения методом EXAFS.