Б.Е. Серебряков, к.ф.-м.н., Москва

У меня вызвали большие сомнения прогнозы максимального поступления стронция-90 из озера Карачай с грунтовыми водами в реку Мишеляк, составляющие от 0,04 [1] до 0,2 Ки/год [2]. Сомнения связаны с результатами моих расчетов поступления кобальта-60 в реку Дон из-за утечки ЖРО на Нововоронежской АЭС [3]: мой результат получился примерно в три миллиона раз больше, чем в [1], при одинаковом единичном загрязнении грунтовых вод.

В данной статье выполнены оценки поступления стронция-90 из Карачая в Мишеляк. Получено, что поступление стронция-90 в Мишеляк из загрязненного водоносного горизонта может составлять от 20 до 200 Ки/год, а консервативная оценка поступления радионуклида, находящегося в озере, в р. Мишеляк составила до 10 тыс. Ки/год, т.е. в 250 тыс. раз больше, чем в [1].

Краткие сведения о Карачае

Согласно Википедии: «Карачáй - озеро в Челябинской области. С октября 1951 года используется для хранения радиоактивных отходов ПО «Маяк». За время эксплуатации в озере скопилось около 120 млн кюри радиоактивных материалов (в основном радиоактивные цезий-137 и стронций-90). С 1986 года велись работы по засыпке водоёма. 26 ноября 2015 года работы по консервации озера объявлены завершёнными».

На ПО «Маяк» Карачай называют водоемом-9, в монографии [4] приведено обоснование и уточнение общей активности водоема: «Первая оценка общего количества радионуклидов, накопленных в водоёме-9, была выполнена В.И.Синицыным по состоянию на 1986 г. на основе данных обследования 1970 г., данных о количестве сбросов и данных мониторинга радионуклидного состава воды водоёма-9. Такая оценка составила 120 млн. Ки для бета-излучающих радионуклидов, которые включали около 70 млн. Ки цезия-137, 40 млн. Ки стронция-90 и иттрия-90.

Впоследствии практически до 2002 г. при оценках накопленной в водоёме-9 активности использовалась именно такая величина - 120 млн. Ки. При этом подразумевалось следующее: поступление новых порций радионуклидов примерно равно уменьшению их активности вследствие радиоактивного распада. Считалось, что поступление радионуклидов в окружающую среду на несколько порядков меньше и может в первом приближении не учитываться».

Последнее предложение очень умиляет!

Сравнение результатов расчетов поступления стронция-90 и кобальта-60 в реки

Попробую пояснить, с чем связано мое удивление и сомнение по поводу очень малых прогнозных величин поступления стронция-90 в реку Мишеляк, приведенных в [1, 2], по сравнению с моими расчетами поступления кобальта-60 в р. Дон. Для этой цели с некоторыми оговорками можно использовать величину отношения максимального потока радионуклида в реку, приходящегося на 1 Ки жидких радиоактивных отходов (ЖРО), попавших в грунтовые воды.

На Нововоронежской АЭС в 1985 году произошла утечка ЖРО, тогда в грунтовые воды поступило около 2000 Ки кобальта-60. Последствия этого инцидента детально изучались несколько лет, начиная с 2001 года, мной производилось моделирование распространения кобальта-60 с грунтовыми водами и поступления его в р. Дон, результаты приведены в [3]. Максимальное поступление кобальта-60 получилось равным около 6 Ки/год. Таким образом, на 1 Ки кобальта-60, поступившего в грунтовые воды с ЖРО, приходится максимальный поток радионуклида в р. Дон, равный примерно 3^.10^-3 Ки/год.

Выше была приведена суммарная активность стронция-90, накопленного в озере Карачай - 40 млн. Ки, поэтому можно считать, что в грунтовые воды попало 40 млн. Ки стронция-90. Согласно [1] максимальное поступление стронция-90 в р. Мишеляк прогнозируется равным 0,04 Ки/год. Таким образом, на 1 Ки стронция-90, поступившего в грунтовые воды, приходится максимальный поток радионуклида в р. Мишеляк, равный примерно 10^-9 Ки/год. Для максимального поступления стронция-90 в р. Мишеляк 0,2 Ки/год согласно [2] на 1 Ки ЖРО приходится поток около 5^.10^-9  Ки/год.

Таким образом, получается, что мои расчеты дают величину поступления радионуклида в реку примерно в три миллиона раз больше, чем в [1], и примерно в 600 тысяч раз больше, чем в [2] при одинаковом единичном поступлении радионуклида в водоносный горизонт.

Условия миграции радионуклидов с грунтовыми водами в районе НВАЭС, естественно, отличаются от условий района ПО «Маяк», но не настолько, чтобы получилась такая разница в потоках радионуклидов в реки. Поэтому дальнейший материал статьи посвящен оценкам возможного поступления стронция-90 в реку Мишеляк на основе экспериментальных данных и простых гидрогеологических формул. Кому детали этих оценок не интересны, могут пропустить восемь следующих разделов и перейти к разделу «Результаты данной работы».

Краткий курс гидрогеологии

Для дальнейших рассуждений приводятся необходимые формулы гидрогеологии. Скорость фильтрации грунтовых вод (в западной литературе - скорость Дарси) определяется из закона Дарси и равна объему профильтровавшейся в единицу времени воды, деленному на площадь поперечного сечения грунта, через который происходит фильтрация. Скорость фильтрации определяется по формуле:

Геология, гидрогеология и геохимия места расположения Карачая.

Из [4] можно понять, что верхний слой грунта мощностью 10 – 20 м сложен суглинками, расположенными на сильнотрещиноватых скальных породах, трещиноватость которых уменьшатся до глубины примерно 100 – 150 м, ниже залегают малотрещиноватые породы. В самом озере Карачай и в долине реки Мишеляк сверху суглинков залегают илы мощностью до 1 м.

Такое геологическое строение определяет гидрогеологию района. В [4] на рисунке 1.9 приведено вертикальное распределение величины коэффициента фильтрации. До глубины примерно 15 м, где залегают суглинки, коэффициент фильтрации меньше 1 м/сут. Верхняя часть сильнотрещиноватых скальных пород характеризуется довольно большой величиной коэффициента фильтрации до 8 м/сут. С глубины примерно 35 м трещиноватость скальных пород и величина коэффициента фильтрации с глубиной  уменьшается, и на глубине около 100 – 120 имеет место скальный водоупор.

Озеро Карачай практически со всех сторон окружено поверхностными водоемами,  поэтому район расположения озера в [4] назван Междуречье. На северо-западе расположено озеро Кызылташ (водоем 2), на севере протекает река Теча, на востоке расположен Метелинский пруд (водоем 10, входящий в Теченский каскад водоемов (ТКВ)) на юге протекает река Мишеляк, переходящая в правобережный обводной канал (ПБК).

На рисунках 3.7, 4.1 и 4.2 монографии [4] показаны изолинии уровня грунтовых вод в Междуречье для условий низкого и высокого положения УГВ. Из этих рисунков видно, что озеро Карачай находится на куполообразном поднятии уровня грунтовых вод поэтому, уклон УГВ направлен в разные стороны от озера. Величина уклона в сторону реки Мишеляк примерно равна 0,003.

Из геохимии в данной статье рассматривается только сорбция загрязнителей, учитываемая в формуле (3) коэффициентом распределения. Обычное определение коэффициента распределения – это отношение концентрации загрязнителя, сорбированного на твердой фазе, к концентрации в воде. В таком случае лабораторное определение коэффициента проводят т.н. статическим методом: в раствор добавляют грунт, встряхивают и выдерживают до нескольких суток, и по разнице активности раствора определяют коэффициент распределения.

Для хорошо сорбирующихся загрязнителей обычно n_a много меньше K_d , поэтому в таком случае безразмерный коэффициент распределения (ƿK_d) равен отношению скорости фильтрации к скорости движения фронта загрязненных грунтовых вод. Такое свойство коэффициента распределения используется в т.н. динамическом способе определения коэффициента в сорбционных колонках или в полевых исследованиях миграции радионуклидов с грунтовыми водами.      

Как правило, коэффициент распределения, полученный статическим способом, оказывается больше, чем динамическим в сорбционных колонках, а полевые исследования миграции радионуклидов дают еще меньший коэффициент. Т.е. можно считать законом, что перенос загрязнителей с грунтовыми водами происходит значительно быстрее, чем по результатам расчетов с использованием лабораторного коэффициента распределения. Этот факт в данной работе учитывается принятием плотности пород равной плотности воды, что уменьшает коэффициент распределения примерно в полтора-два раза.

В работе [5] приведены результаты оценки коэффициента распределения стронция-90 в сильнотрещиноватых скальных пород, экспериментальная безразмерная величина равна 0,048, расчетная 0,068. Для суглинков и илов в [4] приведены значения коэффициента на несколько порядков больше, для суглинков от 6 до 90, для илов около 200. Эти величины получены с использованием статического метода определения коэффициента распределения. В [4 и 5] вопреки общепринятому подходу  используется удельная активность, как для воды, так и для грунта, поэтому коэффициент распределения – безразмерная величина.

Распространение загрязнителей из Карачая с грунтовыми водами

Из всех радионуклидов озера Карачай в данной работе рассматривается распространение стронция-90, а из химических загрязнителей нитрат-иона. В [4] приведены изолинии активности стронция-90 и концентрации нитрат-иона в грунтовых водах на 2004 год, эти распределения показаны на рисунках 1 и 2. В [4] также приведены распределения трития и кобальта-60, похожие на рисунки 1 и 2. Эти распределения приведены для глубины около 60 м, в данной работе из-за консервативного подхода полагается, что такие же значения активности и концентрации характерны для слоя с максимальным коэффициентом фильтрации.

Рисунок 1 – Схема распространения нитрат-иона в грунтовых водах в 2004 году [4]

Рисунок 2 – Схема распространения стронция-90 из Карачая на 2004 год [4]

Из рисунков 1 и 2 видно, что миграция загрязнителей из озера Карачай происходит практически во все стороны, но основной поток направлен на юг к реке Мишеляк. Это связано с упомянутым выше расположением озера на куполообразном поднятии уровня грунтовых вод. Из рисунков 1 и 2 видно, что фронт стронция-90 и нитрат-иона в 2004 году практически достиг реки Мишеляк, поэтому поступление радионуклидов в эту реку имеет первостепенное значение и рассматривается в данной статье.

Из сравнения рисунков 1 и 2 можно предположить, что распределение нитрат-иона и стронция-90 идентичны, но это далеко не так. Дело в том, что нитрат-ион не сорбируется грунтами и трещиноватыми скальными породами, а стронций-90 сорбируется. Более подробно этот вопрос рассмотрен в следующем разделе.

Оценка поступления стронция-90 в реку Мишеляк из загрязненного водоносного горизонта

Выше были приведена величина уклона уровня грунтовых вод между Карачаем и Мишеляком, равная примерно 0,003, а также максимальная величина коэффициента фильтрации 8 м/сут для слоя сильнотрещиноватых скальных пород мощностью около 20 м. Полагая, что среднее по мощности пласта значение коэффициента фильтрации составляет 6 – 7 м/сут, по формуле (1) получаем скорость фильтрации примерно 0,02 м/сут, или 7,3 м/год.

Для оценки скорости движения фронта загрязненных грунтовых вод по формуле (3) требуется величина активной пористости, но в [4 и 5] приведена только общая пористость в слое сильнотрещиноватых скальных породах, равная 0,15. Обычно активная пористость меньше общей, поэтому полагается, что n_a = 0,1. Нитрат-ион не сорбируется горными породами (коэффициент распределения равен нулю), получается, что скорость движения фронта для нитрат-иона равна 0,2 м/сут, или 75 м/год (округление до пятков, как в артиллерии).

Выше были приведены два значения коэффициента распределения стронция-90 для сильнотрещиноватых пород: экспериментальное и расчетное. Принимая экспериментальное значение коэффициента 0,048 по формуле (3) находим скорость движения фронта движения стронция-90 1,35 м/сут, или примерно 50 м/год. Обычно за скорость движения фронта принимается скорость перемещения активности, или концентрации, равной половине максимальной.

Оценить точность полученных скоростей движения фронта по экспериментальным данным затруднительно, т.к. не было разового загрязнения озера, создавшего четкий фронт ореола загрязненных грунтовых вод, поступление загрязнителей происходило более 20 лет. Кроме того, миграция загрязнителей из озера Карачай характеризуется очень большой дисперсией, связанной, в основном, с изменением трещиноватости скальных пород с глубиной. В [4] приводятся разные скорости перемещения загрязнителей: от 0,2 до 0,6 м/сут, но невозможно понять к чему относятся эти величины.

В [1 и 2] максимальное поступление стронция-90 в р. Мишеляк прогнозируется на середину 2030-х годов, т.е. примерно через 30 лет после ситуации, показанной на рисунках 1 и 2. За 30 лет фронт загрязнения стронция-90 сместится примерно на 1500 м, т.е. до реки Мишеляк дойдет стронций-90, расположенный в 2004 году примерно в районе скважины 63/68 рисунка 2. Поступление стронция-90 в Мишеляк в середине 2030-х гг. будет примерно вдвое меньше из-за распада, чем поток радионуклида в 2004 году в районе скважины 63/68 (период полураспада стронция-90 равен 29,1 лет).

Из рисунка 2 видно, что ширина ореола стронция-90 по изолинии 50 кБк/л в районе скважины 63/68 составляет примерно 1500 м, но внутри области, оконтуренной этой изолинией, активность больше, чем 50 кБк/л, например, в скважине 63/68 она равна примерно 100 кБк/л, поэтому ширина принимается равной 2000 м. Выше упоминалось, что мощность слоя с повышенным коэффициентом фильтрации равна 20 м, т.о. площадь поперечного сечения потока в формуле (3) примерно равна 40 000 кв.м.

Активность стронция-90 в грунтовых водах полагается равной 5^.10⁷ Бк/куб.м. Учитывая полученную выше скорость фильтрации 7,3 м/год, по формуле (4) получаем поток стронция-90 в районе скважины 63/68 в 2004 году, равный 1,46^.10¹³ Бк/год. Соответственно, поступление стронция-90 в реку Мишеляк в середине 2030 годов будет в 2 раза меньше - 7,3^.10¹² Бк/год, или примерно 200 Ки/год.

Представленную выше оценку поступления стронция-90 можно назвать консервативной, т.к. учитывались параметры, дающие максимальное поступление радионуклида в реку. С глубиной концентрация загрязнителей возрастает, т.к. из-за большого солесодержания в ЖРО загрязняющие компоненты опустились к подошве водоносного горизонта. Приведенные на рисунках 1 и 2 распределения загрязнителей соответствуют максимальным величинам, которые локализованы на глубине более 60 метров.

С глубиной коэффициент фильтрации, пористость и коэффициент распределения уменьшаются из-за уменьшения трещиноватости пород. На основании данных, представленных в [4 и 5] можно положить, что на глубине соответствующей рисункам 1 и 2, коэффициент фильтрации, пористость и коэффициент распределения в 10 раз меньше, чем использованные выше. При этом скорости движения фронта стронция-90 и нитрат-иона не изменятся. Поперечное сечение потока полагается такое же, т.е. 40 тыс. кв.м, при коэффициенте фильтрации 0,73 м/год поток воды получается примерно 30 тыс. куб.м/год. При таких параметрах поступление стронция-90 в реку Мишеляк будет в 10 раз меньше, т.е. 7,3^.10¹¹ Бк/год, или примерно 20 Ки/год.

Согласно [4] расход реки Мишеляк равен 0,18 куб.м/с. При полученных поступлениях стронция-90 в реку от 20 до 200 Ки/год, его активность в реке составит от 130 до 1300 Бк/л. Уровень вмешательства (УВ) стронция-90  равен 4,9 Бк/л, получается, что возможно превышение УВ примерно от 25 до 250 раз.

Оценка поступления нитрат-иона в реку Мишеляк из загрязненного водоносного горизонта

Скорость перемещения фронта нитрат-иона в 1,5 раз больше, чем стронция-90, поэтому нитрат-ион от скважины 63/68 достигнет реки Мишеляк примерно за 20 лет, т.е. к середине 2020 годов. Из рисунка 1 ширина ореола нитрат-иона по изолинии 20 г/л в районе скважины 63/68 принимается 1500 м с теми же оговорками, что для стронция-90, т.е. площадь потока составит 30 000 кв.м. С учетом концентрации 20 000 г/куб.м и скорости фильтрации 7,3 м/год, по формуле (3) получается поступление нитрат-иона в реку Мишеляк примерно 4,5^.10⁹ г/год.

Если использовать параметры, соответствующие глубине примерно 60 метров, то аналогично расчету поступления стронция-90, получается поступление нитрат-иона в реку Мишеляк в 10 раз меньше, т.е. примерно 4,5^.10⁸ г/год

Согласно [4] расход реки Мишеляк равен 0,18 куб.м/с. При полученном поступлении нитрат-иона в реку от 4,5^.10⁸  до 4,5^.10⁹ г/год, его концентрация в реке составит примерно от 0,08 до 0,8 г/л. ПДК нитрат-иона равна 45 мг/л, получается, что возможно превышения ПДК примерно от 2-х до 20-ти раз.

Согласно сделанным оценкам в настоящее время может наблюдаться увеличение концентрации нитрат-иона в реке Мишеляк. Однако, не удалось найти данные по концентрации нитрат-иона в реке для настоящего времени.

Оценка поступления стронция-90 из озера Карачай в водоносный горизонт

В предыдущем разделе рассматривалось возможное поступление загрязнителей  в р. Мишеляк, присутствовавших в водоносном горизонте в 2004 году (рисунки 1 и 2), но не учитывались загрязнители, находившиеся в самом озере Карачай. Для нитрат-иона большой разницы концентраций в озере и в грунтовых водах нет, но для стронция-90 эта разница составляет несколько порядков. Согласно [4] активность стронция-90 в Карачае в 2002 году составляла в среднем 1,1^.10⁸ Бк/л., т.е. примерно в 1000 раз больше, чем в грунтовых водах.

Такое различие активности в озере и в водоносном горизонте объясняется тем, что водоносный горизонт трещиноватых скальных пород экранирован от озера донными отложениями и суглинками, которые сорбируют стронций-90. Согласно изысканиям 1951 года, приведенным в [4]: «Мощность четвертичных отложений составляла: почвенно-растительного слоя - 0,05-0,4 м, илистых отложений (собственно донных отложений озера) - 0,15-0,25 м. Чашу водоёма подстилают позднемиоценовые делювиальные и позднемезозойские элювиальные (коровые) суглинки. Общая мощность суглинков - 1,1 -3,75 м в центральных частях водоёма и 0,0-6,2 м на побережье».

Из этих данных следует, что в суглинках имеются «окна», а средняя мощность суглинков составляет около 3 м. Через «окна» стронций-90 мог поступать в грунтовые воды практически сразу после начала сброса ЖРО в озеро, этим можно объяснить загрязнение водоносного горизонта, показанное на рисунке 2.

В [4] приведено вертикальное распределение  активности стронция-90 в грунтах дна озера за 1970 год, представленное на рисунке 3. Видно, что примерно за 20 лет стронций-90 прошел через слой донных отложений, мощностью около 0,3 м и проник в суглинки. По отношению активности в твердой фазе к активности воды коэффициент распределения илов был оценен в [4] равным 210, а суглинков – 6.

Рисунок 3 – Распределение стронция-90 в грунтах дна Карачая в 1970 году [4]

Фильтрация воды из озера в грунтовые воды в [4] оценивается примерно в 300 куб.м/сут, или примерно 10⁵ куб.м/год. При площади озера около 300 тыс.кв.м скорость фильтрации составляет примерно 0,3 м/год. Согласно формуле (3) скорость движения фронта стронция-90 в илах равняется 1,5 мм/год, т.е. за 20 лет стрнций-90 проник бы в илы только на 3 см, что противоречит рисунку 1.

Возможно, это иллюстрирует упоминавшийся выше факт, что статический метод определения коэффициента распределения дает завышенную величину. Хотя в данном случае это не совсем верно, дело в том, что под илами в [4] понимаются не только природные донные отложения, но и техногенные илы, образованные гелями, т.е. их формирование происходило одновременно со сбросами ЖРО в озеро.

Для оценки миграции стронция-90 в суглинках используется вышеупомянутое значение коэффициента распределения, равное 6. Скорость движения фронта стронция-90 в суглинках по формуле (3) получается примерно 0,05 м/год. За отсчет времени миграции стронция-90 в суглинках принимается 1960 год. При средней мощности слоя суглинков 3 м на прохождение стронция-90 через этот слой потребуется примерно 60 лет. Поэтому начало возможного выхода радионуклида в водоносный горизонт приходится на 2020 год, т.е. примерно на настоящее время.

Именно на прохождении раствора через слой грунта основан динамический метод определения коэффициента распределения. Длина сорбционной колонки является аналогом мощности слоя суглинков, а вместо скорости фильтрации и времени прохождения раствора через колонку учитывается объем заливаемого в колонку раствора. После того, как из колонки потечет раствор с половинной концентрацией, опыт прекращают. После проведения опыта между раствором и грунтом устанавливается сорбционное равновесие, и грунт перестает задерживать загрязнитель. Поэтому после того, как стронций-90 пройдет через суглинки ложа озера, эти суглинки перестанут задерживать радионуклид.

Оценка поступления стронция-90 в реку Мишеляк из озера Карачай

Для оценки поступления стронция-90 в реку Мишеляк из озера Карачай полагается, что примерно одна треть воды, профильтровавшейся через дно озера, поступает в Мишеляк, одна треть фильтруется на север в сторону Течи и одна треть на восток в сторону ТКВ. Величина каждого из этих потоков составляет примерно 30 тыс. куб.м./год.

Расстояние от Карачая до Мишеляка составляет около 3000 м, при скорости движения фронта загрязнения 50 м/год стронций-90 достигнет реки примерно через 60 лет после 2020 года, т.е. к 2080 году. Выше было отмечено, что на 2002 год активность стронция-90 в озере была 1,1^.10⁸ Бк/л. Если поступление стронция-90 из озера в водоносный горизонт через суглинки начнется в ближайшие годы, то при разгрузке в реку Мишеляк активность радионуклида уменьшится примерно на порядок, т.е. будет равна 10⁷ Бк/л, или 10¹⁰  Бк/куб.м.

При потоке воды 30 тыс. куб.м./год поступление стронция-90 в реку Мишеляк может начаться примерно в 2080 году и составит примерно до 3^.10¹⁴ Бк/год, или примерно до 10 тыс. Ки/год. Следует отметить, что оценка поступления стронция-90 в Мишеляк из Крачая выполнена весьма консервативным способом, т.е. получена максимально возможная величина.

Результаты данной работы

1. В настоящее время стронций-90 находится как в озере Карачай, так и в водоносном горизонте трещиноватых скальных пород. В данной работе проведена прогнозная оценка поступления стронция-90 в реку Мишеляк как из водоносного горизонта, так и из озера Карачай.

Поступление из водоносного горизонта рассчитано примерно для средины 2030-х годов. Получено, что возможный поток радионуклида в реку составит примерно от 7,3^.10¹¹ до 7,3^.10¹² Бк/год, или от 20 до 200 Ки/год, что в сотни и тысячи раз больше, чем прогнозы презентаций [1 и 2].

Также выполнена оценка поступления нитрат-иона в реку Мишеляк, получено примерно от 4,5^.10⁸ до 4,5^.10⁹ г/год. Такое поступление может привести к превышению  ПДК нитрат-иона в реке от 2-х до 20-ти раз, начиная примерно с настоящего времени.

2. Основное количество стронция-90 сосредоточено не в водоносном горизонте, а в самом озере Карачай. Озеро изолировано от подстилающего водоносного горизонта слоем суглинков, сорбирующих стронций-90 и препятствующих его миграции в водоносный горизонт.

В данной работе выполнена оценка возможного времени прохождения стронция-90 через слой суглинков, получено, что поступление стронция-90 в грунтовые воды может начаться примерно с 2020 года, т.е. примерно с настоящего времени.

Выполнена консервативная оценка возможного поступления стронция-90 из озера Карачай в реку Мишеляк, получено, что поступление стронция-90 в реку Мишеляк может начаться примерно в 2080 году и составит примерно до 3^.10¹⁴ Бк/год, или примерно до 10 тыс. Ки/год, что в десятки и сотни тысяч раз больше, чем приведено в [1 и 2].

В Википедии написано, что в 1949-1951 годах в Течу была сброшена основная масса радионуклидов, около 12 ПБк стронция-90, в период с 1951 по 1956 годы интенсивность сбросов активности в речную систему снизилась в 100 раз, после 1956 года отходы стали поступать в небольших количествах. Полученное в данной статье поступление стронция-90 в речную систему примерно соответствует поступлению радионуклида в начальный период использования р. Течи для сброса ЖРО.

3. В [1 и 2] отмечается, что возможное поступление стронция-90 в р. Мишеляк не превысит уровня вмешательства радионуклида в реке. Не понятно, зачем проводится такое сравнение, непревышение УВ необходимо только для использования воды в питьевых целях, никто из Мишеляка воду пить не собирается.

Вода из р. Мишеляк через правобережный обводной канал попадает в реку Теча, поэтому в данном случае надо учитывать норматив допустимого сброса (ДС) для реки Течи. Для реки усилиями ИБРАЭ РАН и НТЦ ЯРБ Ростехнадзора установлен преступно высокий норматив ДС, равный 2,44^.10¹² Бк/год (66 Ки/год), принятый из условия непревышения активности стронция-90 радионуклида в реке у с. Муслюмово величины, равной 10УВ, об этом написано в моей статье [6].

Согласно оценкам данной статьи при поступлении стронция-90 из водоносного горизонта в Мишеляк даже преступно высокий норматив ДС может быть превышен до трех раз. Но при поступлении стронция-90 из озера Карачай в реку Мишеляк ДС для Течи может быть превышен до 150 раз, что может являться преступлением перед будущими поколениями.

4. От ошибок никто не застрахован. Если в оценках данной статьи обнаружатся грубые ошибки (не менее порядка величины), связанные как с расчетами, так и с неучтенными экспериментальными данными, прошу сообщить в комментариях к статье, или по электронной почте bserebr@yandex.ru.

Сравнение полученных результатов с презентациями [1 и 2]

Как и следовало ожидать, чудес не бывает, и расчеты данной статьи от сотен до сотен тысяч раз превысили прогнозы максимального поступления стронция-90 в р. Мишеляк, приведенные в презентациях [1 и 2] (от 0,04 до 0, 2 Ки/год). Честно признаться, я не смог понять, как были рассчитаны потоки 0,04 и 0,2 Ки/год, приведенные в [1 и 2], но все-таки попробую кое-что написать по этому поводу.

Согласно [4] в ФГБУ «Гидроспецгеология» с 1990 года разрабатывались модели фильтрации грунтовых вод и миграции загрязнителей для района Карачая, имеющие общее название GEON. В [4] приведены оценки поступления стронция-90 в Мишеляк, рассчитанные по этой модели с максимальным потоком 0,2 К/год, откуда взялись 0,04 Ки/год – не знаю. Впрочем, как получился поток в реку 0,2 Ки/год в [4] тоже не понятно, можно только строить предположения.

Описанию модели GEON в [4] уделено более 50-ти страниц, из которых можно понять, что рассмотрено 2 сценария, по 1-му сценарию поступление стронция-90 из озера Карачай в водоносный горизонт прекращается с 2000 года, видимо, из-за начала правления Путина. По 2-му сценарию поступление из озера якобы учитывается, но с активностью стронция-90 примерно в 1000 раз меньшей, чем реально была в озере, т.е. расчет переноса стронция-90 через суглинки дна озера не проводился.

Можно сделать вывод, что в обоих сценариях реальная ситуация просто не рассматривается, а принимаются какие-то необоснованные предположения, единственная цель которых – как можно значительнее уменьшить результаты расчетов.

Поэтому возникают большие сомнения в правильности результата 0,2 Ки/год. Еще большие сомнения вызывает неизвестно кем полученный результат 0,04 Ки/год. Но однозначно утверждать, что приведенные оценки неверны оснований нет. Дело в том, что неопределенность расчетов распространения радионуклидов в грунтовых водах достигает многих порядков, а ошибаться можно в разные стороны.

Например, возможное поступление стронция-90 из озера Карачай в  Мишеляк 10 тыс. Ки/год было получено в данной работе с учетом коэффициента распределения стронция-90 в суглинках, равного 6, но в [4] также приводится значение коэффициента, равное 90, т.е. в 15 раз больше. При учете коэффициента, равного 90, возможное время прохождения стронцием-90 слоя суглинков составит не 60, а 900 лет, за это время активность стронция-90 может уменьшиться примерно на 9 порядков из-за распада, и никакого реального эффекта не будет.

Можно сделать вывод, что при сравнении расчетов нужно, чтобы все параметры были точно указаны и обоснованы. В монографии [4] такого описания выполненных расчетов нет, например в [4] написано: «Равновесная сорбция учитывалась только в долине р. Мишеляк», но никаких параметров сорбции не приводится, поэтому приходится сомневаться в результатах этих расчетах. Сомнения предполагается привести и обосновать в следующей статье.

Самым главным критерием правильности расчетов является их соответствие экспериментальным данным. Поэтому оценка безопасности озера Карачай должна проводиться на основе не только расчетов, но и данных наблюдений. Этому предполагается также посвятить следующую статью по Карачаю.

Р. S. В моей предыдущей статье «Край непуганых идиотов» (Проатом, 10.01.2018) упоминается английский атомный центр Селлафилд. Недавно нашел, по-моему, интересный фильм ВВС про этот центр: «Тайны атомной эры» https://ok.ru/video/392183679728 или http://video-club.press/v/359414 У меня этот фильм не показывается в Интернет Эксплорере, а в браузере Гугл Хром показывает нормально. Когда я участвовал в программах МАГАТЭ по оценке безопасности приповерхностных ПЗРО, то нас в 1995 году возили в Селлафилд, но «дикий» бассейн выдержки не показывали.

Литература

1. Обеспечение радиоэкологической безопасности населения в районе расположения ФГУП «ПО «Маяк» VIII Региональный общественный форум-диалог «70 лет Российскому Атому. Национальный интерес, экология, безопасность». Челябинск, 10-11 июня 2015. http://osatom.ru/mediafiles/u/files/VIII_reg_forum_2015/1_2_5_Mokrov_Radioekologicheskaya_bezopasnost.pdf

2. Организация системы объектного мониторинга в Госкорпорации «Росатом» и реализация этой системы на ФГУП «ПО «Маяк», ноябрь 2010 года. http://www.atomeks.ru/mediafiles/u/files/Atomex10.12.2010/9_Glinskij.pdf

3. Б.Е. Серебряков, Е.А. Иванов, И.В. Пырков, А.С. Коротков. Моделирование миграции ⁶⁰Со в водоносном горизонте в районе расположения Нововоронежской АЭС. АНРИ,  № 2(85), 2016, с. 61-64.

4. Алексахин А.И., Глаголев А.В., Дрожко Е.Г., Зинин А.И., Зинина Г.А., Иванов И.А., Мокров Ю.Г., Орлова Е.И., Самсонов Б.Г., Самсонова Л.М., Стукалов П.М. Водоем-9 – хранилище жидких радиоактивных отходов и воздействие его на геологическую среду. – Под ред. Дрожко Е.Г., Самсонова Б.Г. – М., 2007, 250 с.

5. Л.М. Самсонова, Н.В. Кочергина, Е.Г. Дрожко, И.А. Иванов,  А.И. Зинин, Г.А. Зинина. Моделирование задержки стронция-90 трещиноватыми горными породами в ореоле загрязнения подземных вод в районе оз. Карачай. Вопросы радиационной безопасности №2, 2004, с. 30 – 41.

6. Б.Е. Серебряков. Как ПО «Маяк» упорно облучает население. Интернет-издание Проатом, 23.03.2017.