Baromembrane method for analysis of ultra-low concentrations of radionuclides in water samples

Main Article Content

M. E. Vasyanovich

junior researcher, PhD

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=762061

A. A. Ekidin

leading researcher, PhD

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=119046

A. V. Trapeznikov

head of department, D. Sc.

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=68430

A. P. Plataev

junior researcher, PhD

Abstract

This paper demonstrates the use of the baromembrane method for measuring ultra-low concentrations of radionuclides in water of freshwater reservoirs. The relevance is due to the need to determine radionuclides introduction into water cooling ponds used by enterprises of nuclear fuel cycle. Radionuclides of natural and technogenic origin, not associated with enterprise discharge, are always present in water cooling ponds, forming a natural or technogenic altered background. Its presence often makes it difficult to identify contribution of enterprise’s discharge to water activity, since routine monitoring methods are characterized by a very high detection limit for radionuclides. Traditional methods for determining background radionuclides concentrations require sampling of at least 500 L of water, followed by their evaporation to get a dry residue. This procedure takes at least 5 days. It is possible to reduce time and energy spent on vaporizing hundreds of liters of water by pre-concentrating radionuclides in a smaller sample volume with the baromembrane method. To demonstrate this method, a portable installation with osmotic membranes was used being characterized with initial productivity of 6.0 L·min−1. The osmotic membranes separate source water sample into two components: demineralized permeate and concentrate, containing radioactive substances. This method allows preliminary concentration of water samples from 500 to 20 L in 10–15 hours with minimal losses of radionuclides (time period depends on water mineralization level). The method is universal; it can be used for concentration of dissolved salts of any heavy metals and other organic compounds. It allows preparation of water countable samples in much shorter time that traditional method (evaporation).

Article Details

Vasyanovich M. E., Ekidin A. A., Trapeznikov A. V., Plataev A. P. Baromembrane method for analysis of ultra-low concentrations of radionuclides in water samples. Marine Biological Journal, 2020, vol. 5, no. 3, pp. 11-22. doi: 10.21072/mbj.2020.05.3.02
Keywords:
baromembrane method, reverse osmosis, radionuclides, volumetric activity, nuclear power plant
Section
Scientific communications

References

Бобров П. А., Слюнчев О. М., Акинцев А. С., Наказнюк А. Т., Халиуллин Р. Н. Применение мембранной фильтрации для переработки жидких низкоактивных отходов радиохимического производства // Вопросы радиационной безопасности. 2017. № 3 (87). С. 38–45. [Bobrov P. A., Slyunchev O. M., Akintsev A. S., Nakaznyuk A. T., Khaliullin R. N. Using membrane filtration in reprocessing liquid low-level waste at radiochemical plant. Voprosy radiatsionnoi bezopasnosti, 2017, no. 3 (87), pp. 38–45. (in Russ.)]

Епимахов В. Н., Москвин Л. Н., Прохоркин С. В., Олейник М. С. Мембранно-сорбционная технология переработки жидких радиоактивных отходов ядерных реакторов // Радиохимия. 2016. Т. 58, № 1. С. 67–70. [Epimakhov V. N., Moskvin L. N., Prokhorkin S. V., Oleinik M. S. Membrane-sorption technology for reprocessing liquid radioactive waste from nuclear reactors. Radiokhimiya, 2016, vol. 58, no. 1, pp. 67–70. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S1066362216010112

Пантелеев А. А., Рябчиков Б. Е., Хоружий О. В., Громов С. Л., Сидоров А. Р. Технологии мембранного разделения в промышленной водоподготовке. Москва : ДеЛи плюс, 2012. 425 с. [Panteleev A. A., Ryabchikov B. E., Khoruzhii O. V., Gromov S. L., Sidorov A. R. Tekhnologii membrannogo razdeleniya v promyshlennoi vodopodgotovke. Moscow : DeLi plyus, 2012, 425 p. (in Russ.)]

Перечень загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды : распоряжение Правительства РФ от 08.07.2015, № 1316-р. Москва, 2015. [Электронный ресурс]. [Perechen’ zagryaznyayushchikh veshchestv, v otnoshenii kotorykh primenyayutsya mery gosudarstvennogo regulirovaniya v oblasti okhrany okruzhayushchei sredy : rasporyazhenie Pravitel’stva RF ot 08.07.2015, no. 1316-r. Moscow, 2015. [Electronic resource]. URL: http://pravo.gov.ru/proxy/ips/?docbody=&nd=102375372 [accessed 12.12.2019]. (in Russ.)]

Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 2018 г. : ежегодник / РосГидроМет. Обнинск : НПО «Тайфун», 2019. 324 с. [Radiatsionnaya obstanovka na territorii Rossii i sopredel’nykh gosudarstv v 2018 g. : ezhegodnik / RosGidroMet. Obninsk : NPO “Taifun”, 2019, 324 p. (in Russ.)]

Ремез В. П., Зеленин В. И., Смирнов А. Л., Распопин С. П., Матерн А. И., Моржерин Ю. Ю. Целлюлозно-неорганические сорбенты в радиохимическом анализе. I. Перспективные сорбенты для радиохимического анализа // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. Т. 9, № 5. С. 627–632. [Remez V. P., Zelenin V. I., Smirnov A. L., Raspopin S. P., Matern A. I., Morzherin Yu. Yu. Cellulose-inorganic sorbates in the radiochemical analysis. I. Prospective sorbates for radiochemical analysis. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2009, vol. 9, no. 5, pp. 627–632. (in Russ.)]

Слюнчев О. М., Бобров П. А., Кичик В. А., Стариков Е. Н. Разработка и опытно-промышленные испытания технологии очистки жидких низкоактивных отходов // Атомная энергия. 2012. Т. 112, № 4. С. 206–210. [Slyuntchev O. M., Bobrov P. A., Kichik V. A., Starikov E. N. Development and commercial tests of a technology for purifying low-level liquid radwastes. Atomnaya energiya, 2012, vol. 112, no. 4, pp. 206–210. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1007/s10512-012-9553-2

Слюнчев О. М., Бобров П. А., Акинцев А. С., Зубриловский Е. Н. Опыт использования баромембранных процессов для очистки жидких радиоактивных отходов // Радиоактивные отходы. 2018. № 1 (2). С. 42–53. [Slyunchev O. M., Bobrov P. A., Akintsev A. S., Zubrilovskij E. N. Experience gained in baro-membrane process application for liquid radwaste treatment. Radioaktivnye otkhody, 2018, no. 1 (2), pp. 42–53. (in Russ.)]

Трапезников А. В., Трапезникова В. Н., Коржавин А. В., Николкин В. Н. Радиоэкологический мониторинг пресноводных экосистем / отв. ред. И. М. Донник. Екатеринбург : АкадемНаука, 2018. Т. 3. 304 с. [Trapeznikov A. V., Trapeznikova V. N., Korzhavin A. V., Nikolkin V. N. Radioekologicheskii monitoring presnovodnykh ekosistem. Ekaterinburg : AkademNauka, 2018, vol. 3, 304 p. (in Russ.)]

Ekidin A. A., Malinovskii G. P., Rogozina M. A., Vasil’ev A. V., Vasyanovich M. E., Yarmoshenko I. V. Evaluation of the contribution of technogenic radionuclides to the total activity of NPP emissions on the basis of a simulation model. Atomic Energy, 2016, vol. 119, iss. 4, pp. 271–274. https://doi.org/10.1007/s10512-016-0059-1

Environmental and Source Monitoring for Purposes of Radiation Protection : Safety guide. Vienna : IAEA, 2016, 120 p. (IAEA Safety Standards Series No. RS-G-1.8).

INPRO Methodology for Sustainability Assessment of Nuclear Energy Systems: Environmental Impact of Stressors : INPRO Manual. Vienna : IAEA, 2016, 94 p. (IAEA Nuclear Energy Series No. NG-T-3.15).

Remez V. P., Sapozhnikov Yu. A. The rapid determination of cesium radionuclides in water systems using composite sorbents. Applied Radiation and Isotopes, 1996, vol. 47, iss. 9–10, pp. 885–886. https://doi.org/10.1016/S0969-8043(96)00081-4