Міграція тритію у компонентах природного середовища

doi:10.26565/2410-7360-2025-62-09

Олександр Пушкарьов ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» https://orcid.org/0000-0002-4382-8620
Ірина Севрук ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» https://orcid.org/0000-0003-2407-0735
Іван Шраменко ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» https://orcid.org/0000-0002-7010-0934
Олександр Зубко ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» https://orcid.org/0000-0002-2521-8087
Володимир Вітер ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» https://orcid.org/0009-0005-2551-9495

DOI: https://doi.org/10.26565/2410-7360-2025-62-09

Ключові слова: тритій, форми знаходження тритію, природне середовище, атмогеоміграція, біогеоміграція, гідрогеоміграція

Анотація

Тритій, утворений внаслідок природних чи техногенних процесів, включається в міграційні потоки в залежності від форм його знаходження – газової (НТ), водної (НТО) або органічно зв’язаної (ОЗТ). При атмосферному переносі зменшення концентрації тритію відбувається згідно законів дифузії у повітряних шлейфах. Частина тритію з атмосферними опадами потрапляє на поверхню водойм, де розбавляється до фонових концентрацій, на рослинність та ґрунт. Подальша геохімічна історія цих випадінь визначається законами біогеохімічної та гідрогеохімічної міграції і включенням у короткостроковий і довгостроковий колообіг у біосфері. За результатами моніторингу вмісту тритію в сніговому покриві та в атмосферній вологі в зоні впливу пунктів збереження радіоактивних відходів (ПЗРВ) визначено, що формування атмогеохімічних аномалій тритію залежить від конструктивних особливостей конфайнменту, геоморфологічних та ландшафтно-геохімічних чинників (форм рельєфу, типу і структури лісової екосистеми), наявності технологічних приміщень, що відіграють роль природних та техногенних бар’єрів на шляху руху повітряних мас, а також від узагальненої за контрольний період рози вітрів. Біогеохімічна міграція тритію відбувається з водою атмосферних опадів в ґрунтово-рослинній системі. Тритій, як ізотоп водню, бере участь в усіх процесах біогеоміграції, що передусім визначається біологічною роллю води в органічній речовині. За результатами радіогідрогеологічного моніторингу територій, прилеглих до ПЗРВ, визначено головні фактори, що впливають на формування гідрогеофільтраційних потоків тритію в геологічному середовищі. До них відносяться: інтенсивність виходу тритійованої води зі сховищ радіоактивних відходів (РАВ), гідравлічна проникність, гідрофізичні параметри та мінеральний склад зони ненасиченої фільтрації, рельєф поверхні водотривкого горизонту та сезонні коливання надходження атмосферних опадів до місцевого водоносного горизонту. Довготривале функціонування гідрогеофільтраційних потоків тритію у системі «зона аерації (ЗА) – підземний водоносний горизонт (ПВГ)» обумовлює їх розповсюдження на відстані, що значно перевищують планові розміри ємностей і територію ПЗРВ.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

Олександр Пушкарьов, ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України»

доктор геологічних наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник

Ірина Севрук, ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України»

кандидат геологічних наук, старший дослідник, заступник директора

Іван Шраменко, ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України»

кандидат геолого-мінералогічних наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник

Олександр Зубко, ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України»

науковий співробітник

Володимир Вітер, ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України»

кандидат хімічних наук, завідувач лабораторії

Посилання

Harteck, P. (1954). The relative abundance of HT and HTO in the atmosphere. Journal of Chemical Physics, 22, 1746–1751.

Jacobs, D. G. (1968). Sources of tritium and its behavior upon release to the environment (AEC Critical Review Series). Oak Ridge, TN: USAEC. https://doi.org/10.2172/4799828

Burger, L. L. (1976). Conversion of tritiated hydrogen to water in the atmosphere (BNWL-2113). Richland, WA: Pacific Northwest Laboratories. https://doi.org/10.2172/7330458

Delaporte-Mathurin, R., Goles, N., Ball, J., Dunn, C., Edwards, E., Ferry, S., Lamere, E., Lanzrath, A., Leccacorvi, R., Meschini, S., Peterson, E., Segantin, S., Vieira, R., Whyte, D., Zhou, W., & Woller, K. (2024). Advancing tritium self-sufficiency in fusion power plants: Insights from the BABY experiment. arXiv preprint arXiv:2412.02721. https://arxiv.org/abs/2412.02721

Yang, J. Y., & Gevantman, L. R. (1964). Tritium β-radiation-induced isotopic exchange with water vapor. Journal of Physical Chemistry, 68(11), 3115–3119. https://doi.org/10.1021/j100793a005

McFarlane, J. C., Rodgers, R. D., & Bradley, D. V. Jr. (1978). Environmental tritium oxidation in surface soil. Environmental Science & Technology, 12(5), 590–593. https://doi.org/10.1021/es60141a003

World Health Organization. (1983). Environmental health criteria 25: Selected radionuclides – Tritium. Geneva: WHO. Retrieved from https://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc25.htm

International Atomic Energy Agency. (2001). Generic models for use in assessing the impact of discharges of radioactive substances to the environment (Safety Reports Series No. 19). Vienna: IAEA. Retrieved from https://www.iaea.org/publications/6024/generic-models-for-use-in-assessing-the-impact-of-discharges-of-radioactive-substances-to-the-environment

Chakin, V., Rolli, R., Gaisin, R., & van Renterghem, W. (2023). Tritium desorption behavior and microstructure evolution of beryllium irradiated at low temperature up to high neutron dose in BR2 reactor. Journal of Nuclear Engineering, 4(3), 552–564. https://doi.org/10.3390/jne4030036

Matiatos, I., Tsangaratos, P., Copia, L., & Araguás-Araguás, L. (2025). Revisiting the historical tritium levels in precipitation in Greece—Preliminary assessment of groundwater transit times. Journal of Environmental Radioactivity. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2025.107619

Beyerle, U., Aeschbach-Hertig, W., Hofer, M., et al. (1999). Infiltration of river water to a shallow aquifer investigated with 3H/3He, noble gases and CFCs. Journal of Hydrology, 220(3–4), 169–185.

Chaparro, M. C., & Saaltink, M. W. (2022). Tritium transport in non-saturated concrete under temperature fluctuations. Journal of Environmental Radioactivity, 251–252, 106969. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2022.106969

Glugla, M., Murdoch, D. K., Antipenkov, A., et al. (2006). ITER fuel cycle R&D: Consequences for the design. Fusion Engineering and Design, 81(1–4), 733–744.

Pasquill, F. (1962). Atmospheric diffusion: The dispersion of windborne material from industrial and other sources. London: Van Nostrand.

Pushkarev, O. V., Pushkareva, R. O., Yakovlev, E. O., Koltunov, B. G., & Pryimachenko, V. M. (2004). Atmogeomigration of tritium from radioactive waste storage facilities and its distribution in the soil-plant complex. Mineral Resources of Ukraine, (1), 39–41. [in Ukrainian]

Dolin, V. V., Pushkarev, O. V., Shramenko, I. F., et al. (2012). Tritium in the biosphere. Kyiv: Naukova Dumka. [in Ukrainian]

Butler, H. L. (1963). Tritium hazards in heavy-water-moderated reactors. Nuclear Safety, 4(3), 77–82.

Mattle, N., Kinzelbach, W., et al. (2001). Exploring an aquifer system by integrating hydraulic, hydrogeologic and environmental tracer data in a three-dimensional hydrodynamic transport model. Journal of Hydrology, 242(3–4), 183–196.

International Atomic Energy Agency. (2014). Transfer of tritium in the environment after accidental releases from nuclear facilities (IAEA-TECDOC-1738). Vienna: IAEA.

Pasler, V., Arbeiter, F., Klein, C., Klimenko, D., & Schlindwein, G. (2021). Development of a component-level hydrogen transport model with OpenFOAM and application to tritium transport inside a DEMO HCPB breeder. Applied Sciences, 11(8), 3481. https://doi.org/10.3390/app11083481

National Council on Radiation Protection and Measurements. (1979). Tritium in the environment (NCRP Report No. 62). Bethesda, MD: NCRP.

Östlund, H. G., & Fine, R. A. (1979). Oceanic distribution and transport of tritium. In Behavior of Tritium in the Environment (pp. 314–324). Vienna: IAEA.

Oms, P. E., Bailly Du Bois, P., Dumas, F., et al. (2019). Inventory and distribution of tritium in the oceans in 2016. Science of the Total Environment, 656, 1289–1303.

Sejkora, K. (2006). Atmospheric sources of tritium and potential implication to surface and groundwater monitoring efforts. In Proceedings of the 16th Annual RETS-REMP Workshop (pp. 26–28). Mashantucket, CT.

Chamberlain, A. C., & Eggleton, A. E. J. (1964). Washout of tritiated water vapour by rain. International Journal of Air and Water Pollution, 8, 135–149.

Ebina, T., Rwaichi, J. A., Minja, I., Nagase, T., Onodera, Y., & Chatterjee, A. (2004). Correlation of hydraulic conductivity of clay–sand compacted specimens with clay properties. Applied Clay Science, 26, 3–12.

Davis, P. A. (1997). Tritium transfer parameters for the winter environment. Journal of Environmental Radioactivity, 36(2–3), 177–196.

Vasylchenko, V. M., Davydov, M. M., Masko, O. M., & Chernov, P. A. (2013). Monitoring of tritium in natural surface waters of Ukraine. Nuclear Energy and Environment, (1), 14–21. https://doi.org/10.31717/2311-8253 [in Ukrainian]

Han, K. W., Heinonen, J., & Bonne, A. (1997). Radioactive waste disposal: Global experience and challenges. IAEA Bulletin, 39(1), 33–41.

Gudelis, A., & Gorina, I. (2015). On release of radionuclides from a near-surface radioactive waste repository to the environment. Nukleonika, 60(3), 551–555.

Peters, C. A., Striegl, R. G., Mills, P. C., & Healy, R. W. (1992). Effects of low-level radioactive-waste disposal on water chemistry in the unsaturated zone at a site near Sheffield, Illinois, 1982–84 (U.S. Geological Survey Water-Supply Paper). Reston, VA: U.S. Geological Survey.

LLW Repository Ltd. (2010). Review of leachate, groundwater and surface water monitoring (RP/DR-GEN/PROJ/00035, 2).

ANDRA. (2009). Centre de stockage de la Manche: Rapport annuel 2008.

Ormai, P. (2009, September 22–25). Surveillance of non-radiological parameters: Planning of the post-closure surveillance programme. In IAEA/ANDRA International Workshop on Post-operational Environmental Monitoring and Surveillance of Disposal Facilities for Radioactive Waste, Cherbourg, France. Retrieved from https://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/NEFW/WTS-Networks/DISPONET/disponetfiles/IntlWkp_Post_op%20Env_Monitoring_Surv_DispFac_RW_Cherbourg_FR2009/Surv_non-rad_parameters-PURAM.pdf

BAPA. (2009). Report on the implementation of the control program for ionizing radiation facilities of national significance at the “Radons” radioactive waste repository in 2008. Riga, Latvia: BAPA. [in Latvian]

Vagner, I., Varlam, C., Faurescu, I., Faurescu, D., & Bogdan, D. (2024). Tritium behavior from vine to wine. Applied Sciences, 14(13), 5478. https://doi.org/10.3390/app14135478

Pushkarev, O. V., Yakovlev, E. O., Pushkareva, R. O., Koltunov, B. G., & Letuchy, O. M. (2003). Hydrogeomigration of tritium in the locations of radioactive waste storage facilities. Mineral Resources of Ukraine, (2), 38–40. [in Ukrainian]

Kovalenko, G. D. (2013). Radioecology of Ukraine. Kharkiv: ID "Inzhek".