Published 2007 | Version v1
Book

Sorption-barrier properties of granitic rocks and andesite-basaltic metavolcanites with respect to americium(III) and plutonium(IV)

Description

Examinations on determination of sorption-barrier properties of granitic rocks and andesite-basaltic metamorphized volcanic rocks with respect to americium(III) and plutonium(IV) were conducted. Three samples of granitic rocks (Ieucocratic granite, medium-grained tonalite and coarse-grained granodiorite) from the Nizhnekanskiy massif (Middle Siberia) and three varieties of andesite-basaltic metavolcanites (lava/lava-breccia, tuff and tuff-lava) from the area of PA Mayak (Southern Urals) were chosen as subjects of inquiry. To evaluate some characteristic parameters of barrier properties of the studied rocks they were determined their main physical properties (density, porosity, both gas and water permeability). Low values of the porosity (1.6-10)x10-1 % vol. and gas permeability (8x10-16 - 1-10-12) cm2 were evidence of high shielding properties of the rocks' monolithic samples with respect to groundwater and fluids. Interphase distribution of americium(III) and plutonium(lV) in the systems containing simulated groundwater and monolithic (undisturbed) or crushed samples of the rocks was examined. Values of surface distribution coefficients at radionuclides' sorption on the surface of the monolithic rock samples (Ka) under various conditions of test setting were determined. The Ka values for americium are in the range of 10-37 cm, for plutonium they are 7-58 cm. The volume distribution coefficients (Kd) at sorption of these actinides on the crushed rock samples have values in the range of nx102 - nx103 cm3/g that is evidence of high sorption ability of the studied rocks with respect to radionuclides involved. It was investigated the sorption ability of main rock-forming minerals of the granitic rocks (biotite, feldspar, quartz) with respect to the actinides. By their sorption ability the minerals are graduated into the order: biotite > feldspar > quartz. Autoradiographic investigation of monolithic rock samples after the sorption of americium and plutonium onto them showed that the highest concentration of these radionuclides is connected with the biotite, microfissures and boundaries between grains of the minerals. The results of evaluation of retardation factors for forecasting estimation of the radionuclides migration rate show that the unbroken blocks of rock massifs composed of the investigated types of the rocks are practically impermeable ones with respect to the studied actinide elements

Abstract (Russian)

Проведены исследования по определению сорбционно-барьерных свойств гранитоидов и андезито-базальтовых метавулканитов относительно америция(III) и плутония(IV). В качестве объектов исследования выбраны три образца гранитоидов (лейкократовый гранит, среднезернистый тоналит, крупнозернистый гранодиорит) Нижнеканского массива Средней Сибири и три разновидности андезито-базальтовых метавулканитов (лавы, лавобрекчии, туфы и туфолавы) из района ПО Маяк. С целью оценки ряда характеристических параметров барьерных свойств изучаемых пород определены некоторые их физические свойства (плотность, пористость, газопроницаемость, гидравлическая проницаемость). Низкие значения пористости - (1.6-10)x10-1 % об. и газопроницаемости - (8x10-16 -1x10-12 ) см2 свидетельствовали о высоких экранирующих свойствах монолитных исследуемых пород относительно подземных вод и флюидов. Изучено межфазовое распределение америция(III) и плутония(IV) в системах с модельными растворами, имитирующими грунтовую воду, и монолитными ненарушенными, а также дроблеными образцами пород. Определены значения коэффициентов поверхностного распределения при сорбции радионуклидов на поверхности монолитных (ненарушенных) образцов пород (Ka) при различных условиях постановки опытов. Для америция значения Ka находились в интервале величин 10-37 см, а для плутония - 7-58 см. Коэффициенты объемного распределения при сорбции америция и плутония на дробленых образцах пород (Kd) имели значения в интервале nx102 - nx103 см3/г, что свидетельствует о высокой сорбционной способности исследуемых пород по отношению к исследуемым радионуклидам. Изучена сорбционная способность основных породообразующих минералов гранитоидов (биотит, полевой шпат, кварц). По сорбционной способности относительно рассматриваемых радионуклидов минералы расположились в ряд: биотит > полевой шпат > кварц. Автографическое исследование монолитных образцов пород после сорбции на них америция и плутония показало, что наиболее высокая их концентрация связана с биотитом, трещинами и межзерновыми границами. Результаты оценок факторов задержки для прогноза скорости миграции радионуклидов показали, что монолитные блоки массивов горных пород, сложенные рассмотренными типами пород, являются практически непроницаемыми относительно исследуемых актиноидных элементов
Part of:
Proceedings of Khlopin Radium Institute. Volume XII

Additional details

Additional titles

Original title (Russian)
Сорбционно-барьерные свойства гранитоидов и андезито-базальтовых метавулканитов относительно америция(III) и плутония(IV)

Publishing Information

Publisher
FGUP NPO Radievyj Institut im. V.G. Khlopina
Imprint Place
Sankt-Peterburg (Russian Federation)
ISBN
5-902231-06-X
Imprint Title
Proceedings of Khlopin Radium Institute. Volume XII
Imprint Pagination
218 p.
Journal Page Range
p. 169-190

Optional Information

Notes
18 refs., 10 figs., 9 tabs. Imprint:Trudy Radievogo instituta im. V.G. Khlopina. Tom XII