Куда мигрируют хранящиеся ядерные отходы?
Миллионы галлонов опасных отходов, образовавшихся в результате программы создания ядерного оружия США, находятся на удалённом объекте Хэнфорд в юго-восточной части штата Вашингтон. Под этим пустынным ландшафтом около двух миллионов кюри радиоактивности и сотни тысяч тонн химических веществ удерживаются в стратифицированной ненасыщенной зоне (vadose zone), где формируются сложные пути подземных потоков.
Эти пути создают неопределённость в отношении миграции загрязняющих веществ и их трансформации. Поскольку могущественная река Колумбия граничит с большой частью территории, вопрос о том, куда перемещаются эти ядерные отходы, каков их состав и скорость движения, имеет жизненно важное значение для людей и окружающей среды.
Ноябрьский выпуск Vadose Zone Journal содержит серию статей, посвящённых загадкам ненасыщенной зоны под Хэнфордом. В серии представлены научные работы, финансируемые Министерством энергетики США и выполненные учёными Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) с участием других национальных лабораторий, университетов и подрядчиков.
В серии подробно описано, как исследователи изучали ненасыщенную зону Хэнфорда, чтобы лучше понять миграцию этих загрязнителей и в конечном итоге уменьшить или остановить их поток к реке Колумбия, защитив реку и население ниже по течению. Изучая геологические, биологические, геохимические и гидрологические условия на площадке, учёные стремятся понять и управлять факторами, контролирующими судьбу и перенос загрязняющих веществ.
На сегодняшний день исследования показывают, что на перенос загрязнителей влияют слои мелкозернистых отложений, а также дождь, снегопад и другие климатические условия. На протяжении трёх десятилетий учёные изучали, что происходит при попадании воды в почву и её выходе из неё, особенно как это влияет на движение загрязнителей в различных условиях.
«Понимание того, как гидрология и химия взаимодействуют под поверхностью земли в ненасыщенной зоне, и факторов, контролирующих эти взаимодействия, является ключом к решению проблемы наследия производства ядерных отходов на объекте Хэнфорд», — сказал Глендон Ги, сотрудник лаборатории PNNL и ведущий автор обзорной статьи серии.
Химические исследования показывают, что ряд загрязнителей, таких как цезий, сильно реагирует с отложениями Хэнфорда и перемещается только в экстремальных условиях. Уран реагирует с отложениями сложным образом, и его миграция варьируется в зависимости от условий. Другие загрязнители, такие как тритий и нитраты, относительно подвижны, они проникли глубоко в ненасыщенную зону и достигли грунтовых вод. Четырёххлористый углерод и другие органические соединения перемещались сложными путями — как в виде пара, так и жидкости — и также достигли грунтовых вод.
Дополнительные исследования судьбы и переноса загрязнителей в ненасыщенной зоне продолжаются на объекте Хэнфорд. Они позволят определить масштабы загрязнения, скорость миграции шлейфов и оценить возможные решения по их очистке.