Masarykova univerzita V brně



Yüklə 132,48 Kb.
tarix07.04.2018
ölçüsü132,48 Kb.
#36369

MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ


Přírodovědecká fakulta



Stabilita bentonitových koloidů

Rešerše k diplomové práci

Vypracovala: Eliška Duchková

Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Josef Zeman, CSc.

V Brně dne 27.8.2013

Obsah


Obsah 2

1.Úvod 4


2.Bentonit 5

2.1.Mineralogické složení a struktura bentonitu 5

2.1.1.Definice a struktura fylosilikátů
6

2.1.2.Smektity


7

2.2.Struktura bentonitu 10

2.3.Dělení bentonitů
12

2.4.Ložiska bentonitu ve světě a na území České republiky


12

2.5.Využití bentonitu


14

3.Radioaktivní odpady a hlubinná úložiště vysoce aktivního odpadu 15

3.1.Klasifikace radioaktivních odpadů 15

3.2.Koncept hlubinného ukládání vysoce aktivních odpadů 16

3.2.1.Inženýrské bariéry 16

3.2.2.Přírodní bariéra 18

3.3.Koncept hlubinného úložiště v České republice 18

3.4.Transformace bentonitu v podmínkách hlubinného úložiště 19

4.Koloidy 21

4.1.Dělení koloidů 22

4.2.Bentonitové koloidy 22

4.3.Stabilita koloidů 24

5.Závěr 26

6.Seznam literatury 27




  1. Úvod

Bentonit je jílovitá hornina, která byla vybrána jako vhodný přírodní materiál, který by měl sloužit jako jedna z inženýrských bariér v hlubinném úložišti vysoce aktivních odpadů. Hlavní funkcí bentonitové bariéry je zabránění průniku vody ke kontejneru a migraci uniklých radionuklidů, dále musí být také schopna zajistit dostatečný odvod tepla do horninového prostředí. Bentonitová bariéra je však zároveň považována za potenciální zdroj bentonitových koloidů, které na sebe mohou vázat radionuklidy a pokud jsou stabilní, mohou migrovat a dostat se mimo prostor úložiště do okolního prostředí, které tak kontaminují.

Cílem diplomové práce je na základě literární rešerše a vlastních laboratorních experimentů posoudit podmínky vzniku koloidů, jejich stabilitu a dále podmínky, které vedou k jejich zpětné koagulaci a srážení.

  1. Bentonit

Bentonit (obr. 1) je jílovitá hornina vzniklá alterací pyroklastických a/nebo vulkanoklastických hornin – sopečných tufů a tufitů, dále pak andezitu, bazaltu, či ryolitu (Franče, 1983). Složen je převážně z jílových minerálů, mezi hlavní složku patří  montmorillonit (65–80%), dále pak kaolinit, illit a beidellit. Na složení se v menší míře podílejí i další minerály, jako jsou křemen, živce, sulfidy (především pyrit), sádrovec a karbonáty, z nichž je nejvíce zastoupen kalcit (Arcos et al., 2003; Christidis a Huff, 2009). V porovnání s jinými druhy jílovitých hornin se bentonit vyznačuje řadou významných vlastností, díky kterým je hojně využíván v řadě průmyslových odvětví. Mezi tyto vlastnosti patří především vysoká sorpční schopnost, která je charakterizována vysokou hodnotou kationtové výměny, dále vnitřní bobtnání při styku s vodou, plastičnost a vaznost. Nositeli těchto specifických vlastností jsou smektity, zejména montmorillonit (Čtyroký et al., 1983; Arcos et al., 2006; Karnland a Birgersson, 2006).






Obr. 1 Fotografie bentonitu z lokality Stránce, Česká republika. Upraveno podle Carlson, 2004.



    1. Mineralogické složení a struktura bentonitu


Bentonit je složen především z montmorillonitu, kaolinitu, illitu a beidellitu. Všechny tyto minerály patří mezi fylosilikáty, někdy označované jako jílové minerály.

Guggenheim a Martin (1995) označují jíl jako směsný přírodní materiál, který je složen z jemně zrnitých minerálů. Při určitém obsahu vody je plastický a po vysušení či vypálení ztvrdne. Jíl je složen z jílových minerálů, mezi které patří hlavně fylosilikáty (jíly s vrstevnatou strukturou), ale také další minerály a organická hmota, jež mohou mít vliv
na vlastnosti jílu. Jsou to křemen, živce, zeolity, karbonáty, oxidy či hydroxidy Fe a Al. Velice důležitým kritériem pro zařazení minerálů mezi minerály jílové je jejich velikost, která
se pohybuje od 1 m (v koloidní chemii) do 4m (v sedimentologii). Nejčastěji se však jako limitní rozměr používá velikost pod 2 m, jež je využívána v mineralogii (Weiss a Kužvart, 2005; Chvátal, 2005).

Jelikož jsou bentonity složeny převážně z montmorillonitu, který patří do velké skupiny minerálů – fylosilikátů, vnitřní stavba a vlastnosti bentonitů jsou ovlivněny především právě jejich stavbou a složením, proto bude diskutována v následujících kapitolách.


      1. Definice a struktura fylosilikátů


Fylosilikáty jsou jílové minerály, které se vyznačují charakteristickou vrstevnatou stavbou. Základním strukturním prvkem fylosilikátů jsou rovinné sítě tetraedrů [TO4]m- (obr. 3). Každý tetraedr (obr. 2) je složen z centrálního kationtu (T), který je koordinován čtyřmi atomy kyslíku (O2-), případně čtyřmi hydroxyly (OH). Tetraedry jsou vzájemně spojeny třemi sdílenými kyslíky, tzv. bazálními kyslíky, čímž vytvářejí dvojrozměrnou síť s hexagonální symetrií. Čtvrtý vrchol (tzv. apikální kyslík, hydroxyl) směřuje kolmo na rovinu sítě (Brigatti et al., 2006).





Obr. 2 Základní stavební prvky fylosilikátů. V horní části obrázku schéma oktaedru, v dolní části schéma tetraedru (Giese a van Oss, 2002).

Dalším strukturním prvkem je síť oktaedrická (obr. 3), která je tvořena oktaedry [OA6]n- (obr. 2). Spojení mezi oktaedry je realizováno sdílením hran oktaedrů, tedy sdílením dvou atomů kyslíku. Dle obsazení centrálních pozic kationty v oktaedrech rozlišujeme trioktaedrické vrstvy (všechny oktaedrické pozice obsazené kationty), dioktaedrické (dvě pozice obsazeny) a monoktaedrické (jedna pozice obsazena; Murray, 2005 a 2007).





Obr. 3 Podoba tetraedrické sítě (vlevo) a oktaedrické sítě (vpravo). Upraveno podle Murray, 2007.


Běžnými centrálními kationty tetraedrů jsou Si4+, Al3+ a Fe3+, v oktaedrech se obvykle vyskytují kationty Al3+, Fe3+, Mg2+ a Fe2+, ale i Li+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Cr3+ nebo Ti4+. Na rozdíl od tetraedrů vystupují jako některé anionty, kromě O2- a OH-, v aniontové části (A) oktaedrů


i F-.

Spojení mezi oktaedrickými a tetraedrickými sítěmi je realizováno sdílením apikálních kyslíků či hydroxylů. Na základě způsobu vzájemného spojení mezi sítěmi rozlišujeme dva typy vrstev:



  1. 1:1 vrstva je tvořena jednou oktaedrickou a jednou tetraedrickou sítí, přičemž sítě mají společnou jednu rovinu kyslíkových atomů. Fylosilikáty tvořené tímto typem vrstev
    se pak nazývají 1:1 fylosilikáty. Příkladem je kaolinit.

  2. 2:1 vrstva je tvořena dvěma tetraedrickými sítěmi, mezi kterými se nachází jedna oktaedrická, sítě tedy mají společné dvě roviny kyslíků. Fylosilikáty s tímto uspořádáním vrstev se označují jako 2:1 fylosilikáty. Příkladem jsou smektity a illit.

Prostor mezi dvěma vrstvami je označován jako mezivrství a mezivrstevní materiál je pak soubor iontů, atomů či jejich hydratovaných forem v mezivrství (Murray, 2007; Weiss
a Kužvart, 2005).

      1. Smektity


Smektity jsou podskupinou fylosilikátů. Jedná se o 2:1 fylosilikáty. Nejvíce zastoupeným minerálem smektitů je montmorillonit, který tvoří hlavní složku bentonitů.

Podle typu oktaedrické sítě rozlišujeme



  1. dioktaedrické smektity (oktaedrické pozice jsou dominantně obsazeny trojvalentními kationty)

  2. trioktaedrické smektity (oktaedrické pozice obsazeny dvojvalentními kationty).

Smektity jsou charakteristické vysokou variabilitou kationtů, které obsazují tetraedry, oktaedry a mezivrstevní pozice. Tetraedrické pozice jsou obvykle obsazeny Si4+, Al3+ a Fe3+.
V oktaedrických pozicích pak můžeme nalézt Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+, Ni2+, Zn2+ a Li+.

Fylosilikáty obecně se vyznačují přítomností vrstevního náboje, který je výsledkem substitucí kationtů v oktaedrech a tetraedrech. U 2:1 fylosilikátů může být náboj buď negativní, nebo neutrální. Smektity se vyznačují celkovým negativním vrstevním nábojem (tedy nábojem 2:1 vrstvy). Nábojová nevyrovnanost je způsobena především substitucemi Al3+ za Si4+


v tetraedrech a Fe3+, Fe2+ nebo Mg2+ za Al3+ v oktaedrech. Charakter substituce má velký vliv na fyzikální vlastnosti smektitů, jako je bobtnání a reologické vlastnosti (Murray, 2007; Brigatti et al. 2006).

Náboj vrstev je kompenzován vyměnitelnými kationty především v mezivrství, část náboje je však kompenzována i na nevyvázaných vazbách na hranách vrstev. Mezivrstevní kationty jsou především Na+, Ca2+, dále pak K+, Mg2+. Kationty v mezivrství jsou obklopeny hydratačním obalem. Například Na+ kationty asociují jednu vrstvu molekul vody, zatímco Ca2+ kationty asociují dvě vrstvy molekul vody, což má za následek rozdílný rozměr osy c - v případě Na-smektitu 12,3 nm, u Ca-smektitu dokonce 15 nm. Uspořádání a množství molekul vody v mezivrstevním prostoru tedy značně ovlivňuje mezivrstevní vzdálenost, která se zvyšuje


s větším počtem molekul. Tato vlastnost smektitů se nazývá expandabilita, nebo také bobtnavost (Lagaly, 2005).
Montmorillonit

Montmorillonit je nejvíce zastoupeným minerálem skupiny smektitů, zároveň je hlavním minerálem bentonitů (65–80 % obsahu všech minerálů; Murray, 2007). Je nositelem specifických vlastností bentonitů, jako je vysoká sorpční schopnost, bobtnavost (expandabilita) nebo plastičnost. Právě kvalita montmorillonitu ovlivňuje fyzikálně-chemické a mechanické vlastnosti bentonitů.

Má monoklinickou symetrii a tvoří jemné agregáty složené z malých destiček. Barvou
je bělavý, žlutý, narůžovělý či šedý. Barva vrypu je bílá. Tvrdost je 1,5–2 a hustota mezi 2,0–2,7 g.cm-3.

Montmorillonit je charakteristický tím, že tetraedrické pozice nevykazují žádnou, případně jen velmi malou míru substituce Al3+ za Si4+, vrstevní náboj je tedy vyvolán substitucí v oktaedrech, kde jsou substituovány kationy Fe3+, Fe2+ nebo Mg2+ za Al3+. Právě v důsledku nahrazení Al3+ a Si4+ kationy s nižší valencí vznikají volné vakantní polohy, na něž se poté mohou navázat vyměnitelné ionty Na+, Ca2+, K+ nebo Mg2+, jež vstupují do mezivrství.

Krystalografický vzorec idealizovaného montmorillonitu by mohl být podle Weisse
a Kužvarta (2005) psán jako:

Mi0,5+(Al1,5Mg0,51,0)(Si4,0)O10(OH)2,

kde Mi je označení pro vyměnitelný kationt, □ pro vakantní polohu.



Značná variabilita v chemickém složení vedla Grima a Kulbického (1961) a Schulze (1969) k rozdělení montmorillonitu na několik typů:


  1. Wyoming, který se vyznačuje nízkým nábojem vrstvy

  2. Chambers, někdy označován Cheto

  3. Otay, s nejvyšším vrstevním nábojem

  4. Fe-montmorillonit, se zvýšeným obsahem Fe v oktaedrech.






Obr. 4 Struktura montmorillonitu, včetně vyznačení polohy vyměnitelných (mezivrstevních) kationtů. Upraveno podle Murray, 2007.

Struktura montmorillonitu je zobrazena na obr. 4. Vazba mezi 2:1 vrstvami není příliš pevná, protože je uskutečňována přes kyslíky. Do struktury mohou být adsorbovány molekuly vody, čímž dochází k expanzi strukturní mřížky ve směru osy c a montmorillonit bobtná. Tato vlastnost se také nazývá expandabilita a je to jedna z nejvýznamnějších vlastností montmorillonitu. Jaké množství vody bude adsorbováno do mezivrství závisí na typu mezivrstevního kationtu, dále na valenci kationtu, elektronegativitě a hydratační energii. Z experimentů vyplynulo, že nejlépe bobtná Na-montmorillonit, následován Ca-, Mg- a K-montmorillonitem (Montes-H et al., 2003). Montmorillonit dále disponuje vysokými hodnotami kationtové výměnné kapacity, která je charakterizována adsorpční kapacitou pro dané ionty. Vyznačují


se velkým specifickým povrchem, který má negativní náboj právě v důsledku substituce kationů s vyšší valencí za kationy s valencí nižší (Šráček a Zeman, 2004).

V České republice se vyskytuje hlavně jako součást bentonitu. Hlavní ložiska se nacházejí v Českém středohoří a Doupovských horách (Sejkora a Kouřimský, 2005).



    1. Struktura bentonitu

Protože je hlavní složkou bentonitu montmorillonit, odvíjí se celková struktura bentonitu právě od jeho stavby.

Montmorillonit má charakteristickou vrstevnatou stavbu (obr. 5 a 7). Strukturu bychom mohli připodobnit listům papíru, natrhaným na malé kousky – je složena z tetraedrických
a oktaerdrických sítí, které tvoří 2:1 vrstvu s nepravidelnými okraji (viz kapitola 2.1.1). Tloušťka jednotlivých vrstev se pohybuje kolem 1 nm, šířka a délka se může dosahovat
až několika stovek nm (Laine a Karttunen, 2010). Jednotlivé 2:1 vrstvy se shlukují do skupin stejně uspořádaných vrstev, které tvoří tzv. domény (obr. 6). Jednotlivé vrstvy mohou mít různou délku, mohou z domén vyčnívat. Domény se nepravidelně shlukují do větších celků tak, že mezi sebou mohou uzavírat klínovité póry, ve kterých může být uzavřena tzv. pórová voda (Lagaly, 2005 a 2006; Lagaly a Ziesmer, 2002).



Obr. 5 Pohled na strukturu montmorillonitu. Vlevo je uspořádání domén, jež jsou tvořeny 2:1 vrstvami silikátů, mezi jednotlivými vrstvami jsou v mezivrství patrné vyměnitelnými kationty. Vpravo je pak stavba 2:1 vrstvy, jež je tvořena tetraedry (T) a oktaedry (O), dL je tloušťka vrstvy. Upraveno podle Lagaly, 2005.


2:1 vrstvy jsou nabité negativním nábojem, který je výsledkem izomorfních substitucí
v rámci oktaedrů a tetraedrů (viz. kapitola 2.1.2). Negativní náboj je kompenzován vyměnitelnými kationty v mezivrství, což je oblast mezi jednotlivými 2:1 vrstvami (obr. 5 a 6). Náboj vykazují i hrany nepravidelných okrajů vrstev. Ten je však silně závislý pouze na pH – při nízkém pH je nabitý pozitivně, při vysokém záporně (Lagaly, 2005).




Obr. 6 Celkové uspořádání montmorillonitových domén. Jednotlivé vrstvy zde představují linie, vrstvy se shlukují do domén. Mezi vrstvami se v mezivrství nacházejí vyměnitelné kationty. Domény mezi sebou uzavírají klínovité póry. Upraveno podle Lagaly, 2005.






Obr. 7 Fotografie montmorillonitu ze skenovacího elektronového mikroskopu. Velice dobře je patrná struktura montmorillonitu, jež připomíná natrhané kousky papíru (Murray, 2007).
    1. Dělení bentonitů


Podle složení se bentonity dělí do dvou hlavních skupin:

  1. Na-bentonity (silně bobtnající, bentonity wyomingského typu). Jsou považovány
    za tzv. „pravé bentonity“. S tímto typem bentonitu se můžeme setkat především v USA, v ČR se ložiska tohoto typu nevyskytují.

  2. Méně bobtnající Ca-Mg bentonity neboli bentonity mississippského typu. Průmyslově se obohacují sodíkem, tzv. aktivace bentonitu, ovšem i poté nedosahují takových kvalit jako bentonity sodné (CEG, 2013; Weiss a Kužvart, 2005).



    1. Ložiska bentonitu ve světě a na území České republiky


Ložiska bentonitů se nacházejí v různých oblastech světa s vulkanickou činností. Nejvýznamnější ložiska můžeme nalézt v Severní Americe – v USA, konkrétně ve státech Wyoming, Montana, Jižní Dakota nebo Texas.

Významná ložiska se také nacházejí v Jižní Americe – v provinciích Mendoza a San Juan


v Argentině. Ložisky bentonitů disponují i africké státy, jako jsou Maroko, Alžír, nebo Mozambik. Mezi asijské země patří Čína, Indie a Japonsko. V Evropě se pak bentonity těží v Anglii, Německu, Řecku, nebo v Itálii (Murray 1999 a 2007).

Na našem území se bentonit vyskytuje v oblastech Českého středohoří (Mostecko), Doupovských hor, v Chebské a Sokolovské pánvi a Karpatské předhlubně (obr. 8).

Složením se jedná především o bentonity hořečnato-vápenaté, sodné bentonity na našem území nenajdeme (CEG, 2013). Ložiska mají charakter stratigraficky stálých horizontů, případně čoček (Kužvart, 1984).

Nejvýznamnější ložiska se nacházejí v oblasti Českého středohoří, jsou vázána na bazické vulkanity. Patří zároveň mezi nejdéle využívaná ložiska bentonitů u nás.

Další významnou lokalitou je okrajová část Doupovských hor, především oblast Kdaňska, Podbořanska a Karlovarska.




1 - Blov-Krásný Dvoreček, 2 - Blšany 2, 3 - Krásný Dvůr, 4 - Krásný Dvůr-Vys.Třebušice 1, 5 - Nepomyšl, 6 - Nepomyšl-Velká, 7 - Podbořany-Letov, 8 - Rokle, 9 - Vlkaň, 10 - Braňany-Černý vrch, 11 - Liběšice, 12 - Stránce, 13 - Střimice 1, 14 - Hroznětín-Velký Rybník 2, 15 - Všeborovice, 16 - Ivančice-Réna, 17 - Chomutov-Horní Ves, 18 - Krásný Dvůr-Vys. Třebušice, 19 - Račetice, 20 - Obrnice-Vtelno-Rudolice, 21 - Dnešice-Plzeňsko-jih, 22 - Maršov, 23 - Rybova Lhota, 24 - Poštorná u Břeclavi.
Obr. 8 Ložiska bentonitu na území České republiky. Upraveno podle Chlupáč (2002) a GEOFOND (2013).

Mezi bentonity řadíme i tzv. montmorillonitické jíly, které jsou tvořeny převážně nepřeplavenými jílovitými pyroklastiky (Franče et al., 1983).



    1. Využití bentonitu


Bentonit se vyznačuje řadou specifických vlastností, díky nimž je využíván v řadě průmyslových odvětví. Ve stavebnictví se využívá jako těsnění skládek, tunelů, přehrad a jiných vodních děl, ale i při ochraně podzemních vod. Přidává se do betonů nebo omítek.

Uplatnění našel i při výrobě barev a laků. Je využíván jako plastifikátor keramických hmot, stejně tak je využíván ve farmacii, kde působí jako plastifikátor mastí, prášků a dalších léčiv. Dále se používá jako zahušťovadlo nátěrových hmot.

Z bentonitu vyrábí hygienická podestýlka, která je určena k sorpci nečistot. Je používán jako sorbent ropných nečistot, těžkých kovů a barvících pigmentů při čištění odpadních vod. Další využití bentonitu je jako pohlcovač vzdušné vlhkosti, kdy je opět využíváno sorpčních vlastností bentonitu.

V posledních desítkách let se zkoumá možnost využití bentonitů jako ochranné bariéry při ukládání radioaktivního odpadu (Franče, 1983; Weiss a Kužvart, 2005; CEG, 2013).


  1. Radioaktivní odpady a hlubinná úložiště vysoce aktivního odpadu

Aby bylo možné látku považovat za radioaktivní odpad, musí splňovat následující tři podmínky: Látka musí obsahovat radionuklidy v takovém množství, aby byly překročeny stanovené limity. Dále se musí jednat o látky, materiál nebo předmět, který již nemá žádné další využití. Poslední podmínkou je prohlášení látky za odpad (Dlouhý, 2009).


    1. Klasifikace radioaktivních odpadů


Radioaktivní odpady je možné klasifikovat nejrůznějšími způsoby. Dle fyzikálních vlastností jsou odpady děleny na pevné, kapalné a plynné, případně na lisovatelné či nelisovatelné, spalitelné a nespalitelné. Dle chemických vlastností se pak může jednat o odpady anorganické
a organické, korozivní a nekorozivní. Dle radiačních charakteristik se radioaktivní odpady klasifikují podle doby životnosti radionuklidů, podle typu emitovaného záření, atd. Odpady je možné také dělit podle místa, odkud pocházejí. Z výzkumných a lékařských středisek nebo průmyslu pocházejí tzv. institucionální odpady. Patří sem také odpady pocházející z jaderného palivového cyklu – odpady z těžby a zpracování radioaktivních surovin, reaktorové odpady
a další (Dlouhý, 2009; Správa úložišť radioaktivních odpadů, SÚRAO, 2013).

Mezinárodní agentura pro atomovou energii (International Atomic Energy Agency, IAEA) dělí radioaktivní odpady do šesti kategorií:



  1. Odpady o radioaktivitách nižších než uvolňovací úrovně – jedná se o neradioaktivní odpady, které je možné po recyklaci opětovně uvést do životního prostředí.

  2. Přechodné (velmi krátkodobé) odpady – obsahují radionuklidy s velmi krátkým poločasem rozpadu (do 100 dnů). Tyto odpady jsou skladovány do vymření, poté uvedeny do životního prostředí. Jedná se o odpady z lékařských a vědeckých institucí.

  3. Velmi nízko aktivní odpady – odpady nevyžadující vysoký stupeň kontroly a izolace, je možné je ukládat do úložišť typu řízených skládek. Patří sem hlušina po těžbě radioaktivních surovin, ale i kontaminované materiály z vyřazování jaderných zařízení z provozu.

  4. Nízko aktivní odpady – odpady, které obsahují radionuklidy o aktivitách vyšších, než jsou uvolňovací úrovně, množství dlouhodobých radionuklidů je však omezené.
    Je nutné odpady dobře izolovat a kontrolovat po dobu několika set let. Ukládají
    se do přípovrchových úložišť s inženýrskými bariérami.

  5. Středně aktivní odpady – odpady obsahující dlouhodobé radionuklidy, vyžadují tedy vyšší stupeň kontroly a izolace než odpady nízkoaktivní. Tento typ odpadu negeneruje teplo, avšak vzhledem k vysokému obsahu dlouhodobých radionuklidů je nutné jej ukládat do hlubinných úložišť několik desítek až stovek metrů pod povrchem.

  6. Vysoce aktivní odpady – obsahují velké množství dlouhodobých radionuklidů s poločasem rozpadu 100 000 a více let, dále generují značné množství tepla v důsledku radioaktivních přeměn. Jedná se především o vyhořelé jaderné palivo a vysoce aktivní odpady z jeho přepracování. Tento typ odpadu je nutné ukládat do hlubinných úložišť ve stabilních geologických podmínkách (IAEA, 2009).
    1. Koncept hlubinného ukládání vysoce aktivních odpadů


Hlavní funkcí a cílem hlubinného ukládání je zajistit trvalou izolaci uložených materiálů


od životního prostředí. V hlubinných úložištích budou ukládány především vysoce aktivní odpady, jako je vyhořelé jaderné palivo. K trvalé izolaci bude sloužit multibariérový systém, jehož další funkcí bariér bude také zabránit šíření radionuklidů do životního prostředí.

Existuje celá řada konceptů hlubinných úložišť v závislosti na typu horninového prostředí, ve kterém bude úložiště budováno. Od typu horniny se odvíjí celková konstrukce úložiště


a použité materiály multibariérového systému.

Multibariérový systém se bude skládat:



  • z přírodní bariéry, což je horninové prostředí, ve kterém bude úložiště vybudováno

  • a systému inženýrských bariér, tedy kontejneru a především několikavrstevnou bariérou z bentonitu, betonu nebo jejich kombinace.
      1. Inženýrské bariéry

Obecně se předpokládá, že již samotné palivové články vyhořelého jaderného paliva by měly být odolné vůči mechanickému poškození, musejí snést vysoké teploty, které panují v jaderných reaktorech. Palivové články budou umístěny do tzv. palivových proutků. Proutky budou zasazeny do mřížové kapsle a celý tento systém bude uložen v kontejnerech, které budou vyrobeny z oceli, případně uhlíkové oceli. Důležitým požadavkem je, aby byl kontejner odolný vůči korozi a dalším případným chemickým a mechanickým poškozením (obr. 9).






Obr. 9 Schéma konceptu ukládání vyhořelého jaderného paliva do hlubinného úložiště. Vlevo palivové články, které budou ukládány do palivových proutků. Soubory proutků budou uloženy do mřížové kapsle, jež bude vyplňovat vnitřek kontejneru a celý tento soubor bude uzavřen do ocelového kontejneru. Upraveno podle Posiva, 2011.

Kontejner bude obklopen další částí inženýrské bariéry – tzv. geotechnickou bariérou, která musí převzít izolační a zadržovací funkci při případném poškození kontejneru. Musí být schopna zabránit průniku vody ke kontejneru, migraci uniklých radionuklidů a musí být také schopna zajistit dostatečný odvod tepla do horninového prostředí. Její složení a konstrukce je závislá na typu horninového prostředí. Při ukládání v granitickém prostředí bude geotechnická bariéra tvořena bentonitem (obr. 10).






Obr. 10 Kontejner (oranžový) bude obalen bentonitovými tvárnicemi (žluté) a usazen do předem vyvrtaných komor. Vpravo pak celkový pohled na ukládací šachtu v hlubinném úložišti. Upraveno podle Posiva, 2011.

Bentonit byl zvolen jako nejvhodnější materiál na základě dlouhodobých studií obdobných přírodních materiálů pro své neměnné reologické vlastnosti. Jeho funkčnost je předpokládána na 100 000 let, z tohoto důvodu jsou na bentonitovou bariéru kladeny vysoké geotechnické nároky.

Bentonit musí být nepropustný, měl by být schopen zamezit pohybu vody ke kontejneru. Dále by měl být dostatečně plastický, aby zmírnil případné pohyby horninového masívu, zároveň však musí být pevný, aby udržel kontejner na stálé pozici. Důležitým požadavkem je bobtnavost, tedy schopnost zvyšovat objem sorpcí vody do své struktury. Je to důležitá vlastnost pro samohojení případných puklin, tzn., že pokud bentonit do sebe nasorbuje vodu, nabobtná a tím uzavře pukliny, které by mohly být potenciální cestou pro uniklé radionuklidy. Musí být také tepelně vodivý, vysoce aktivní odpad bude produkovat značné množství tepla, bentonit musí být schopen odvádět teplo do okolí (Posiva, 2010; CEG, 2013).

Kontejner spolu s bentonitovou bariérou bude ukládán do předem vyvrtaných komor (horizontálně či vertikálně orientovaných), které budou vytvořeny v hornině, ve které bude úložiště vybudováno. Tato hornina tvoří tzv. přírodní bariéru.


      1. Přírodní bariéra

Přírodní bariérou se tedy rozumí hornina, ve které bude úložiště vybudováno. Jako vhodné horninové prostředí byly vybrány granitické horniny (Švédsko, Finsko, Česká republika, Kanada), dále pak jílové (Belgie, Francie, Švýcarsko) a solné formace (Německo, USA) nebo tufy (USA). Předpokládaná hloubka ukládání v granitických horninách je 500 m.

Nejdůležitějším faktorem, který rozhoduje o tom, kde bude úložiště vybudováno, je geologická stabilita formace. Je důležité znát chemické, hydrogeologické a mechanické charakteristiky horninového prostředí. Především se musí jednat o seismicky a vulkanicky klidnou oblast. V případě granitických hornin je také nutné uvažovat míru puklinatosti horniny. Protože je funkčnost úložiště předpokládána na několik set tisíc až milionů let, je nutné uvažovat geologickou stabilitu i do budoucnosti. Z tohoto hlediska se posuzuje geologický vývoj oblasti
v minulosti, z něhož je právě možné predikovat geologický vývoj do budoucnosti. Například je možné určit, zda byla v minulosti oblast zaledněna, jestli docházelo k výrazným změnám mořské hladiny, nebo zda byla oblast výrazně vyzdvižena. To vše může mít významný vliv
na funkčnost a tedy bezpečnost úložiště (Chapman a Hooper, 2011).

    1. Koncept hlubinného úložiště v České republice

Na našem území se předpokládá ukládání podle tzv. KBS-3 konceptu, který je využíván ve Švédsku nebo Finsku. Předpokládá se ukládání do granitických hornin. Ocelový kontejner s vyhořelým jaderným palivem bude obalen geotechnickou bariérou tvořenou bentonitem.

Příprava hlubinného úložiště byla započata již v roce 1990. Na základě bezpečnostních
a legislativních kritérií doporučeno 7 lokalit, byl uskutečněn základní geofyzikální průzkum s cílem získat podrobnější informace o jednotlivých lokalitách. Další geologicko-průzkumné práce byly následně ukončeny z důvodu negativního postoje obyvatelstva vybraných lokalit.

Geologický průzkum vybraných lokalit má celkem tři fáze.



  1. Vyhledávací fáze (2010–2015) – bude uskutečněno podrobné geofyzikální a geochemické mapování, na jeho základě bude zpracováno technické řešení stavby hlubinného úložiště. Cílem této fáze bude určení jedné lokality jako hlavní a druhé jako záložní.

  2. Ověřovací fáze (2015–2025) – budou ověřeny vhodnost a charakter lokality.

  3. Fáze podrobného průzkumu (2025–2035) - bude započata stavba podzemní části

úložiště a nadále bude probíhat výzkum horninového prostředí.

Pokud bude potvrzena bezpečnost lokality, v roce 2065 by měl být zahájen provoz hlubinného úložiště (SÚRAO, 2002).


    1. Transformace bentonitu v podmínkách hlubinného úložiště

V prostředí hlubinného jaderného úložiště dochází po určité době k chemickým změnám


ve struktuře bentonitu. Studium dějů, probíhajících při interakci bentonitové bariéry s vodou, je důležité z hlediska posouzení dlouhodobé funkčnosti bentonitové bariéry a zároveň bezpečnosti jaderného úložiště.

Hlavní složkou bentonitu je montmorillonitu (65–80%), dále pak z kaolinitu, illitu


nebo beidellit. Na složení mají podíl i akcesorické minerály, jako jsou křemen, živce, sulfidy (hlavně pyrit), sádrovec a karbonáty (především kalcit, Arcos et al., 2003). Geochemické modelování ukazuje, že právě akcesorické minerály (především množství přítomného pyritu) a složení interagující vody mohou mít zásadní vliv na transformaci bentonitu. Složení bentonitu samotného transformaci neovlivňuje (Hanuláková a Zeman, 2009).

Za nejdůležitější geochemické změny během interakce bentonitu s vodou jsou považovány kationtové výměny ve struktuře hlavní složky bentonitu, montmorillonitu,


a vodou (Arcos et al., 2003). Jedná se především o ionty vápenaté, hořečnaté, draselné
a sodné. Dalším významným procesem je illitizace, při kterém se do struktury montmorillonitu váže draslík (Karnland a Birgerrson, 2006). Během interakce dochází také ke změnám
v hodnotách pH, které jsou ovlivňovány přítomností vápenatých iontů, které jsou obsaženy jednak v akcesorických minerálech (kalcitu a sádrovci), ale také ve vodě (Arcos et al., 2003). Jaké ionty budou substituovány, záleží na konkrétním typu bentonitu a složení vody.

  1. Koloidy

Stumm a Morgan (1995) definují koloidy na základě jejich velikosti, která se pohybuje mezi


1 nm a 1 m. Koloidy patří mezi tzv. disperzní systémy, jež se skládají ze dvou fází (složek), přičemž jedna fáze je rozptýlena (tzv. disperzní podíl) a druhá fáze tvoří prostředí, ve kterém je disperzní podíl rozptýlen (tzv. disperzní prostředí). Příkladem disperzního systému může být pěna (disperzní prostředí je voda a disperzní podíl je vzduch).

Disperzní systémy lze dělit podle řady kritérií. Příklad dělení dle velikosti částic je uveden v tab. 1




Tab. 1 Dělení disperzního systému dle velikosti částic. Zároveň jsou porovnány základní vlastnosti daných systémů. Upraveno dle Bartovské a Šiškové, 2005.





Analytické disperze (pravé roztoky)
d<10 nm


Koloidní disperze
10 nm < d < 10 m


Hrubé disperze
d > 10m


viditelnost

v elektronovém mikroskopu

v elektronovém mikroskopu či ultramikroskopu

pouhým okem či
v mikroskopu

průchod filtračním papírem/membránou

procházejí jak filtračním papírem, tak i membránami

průchod filtračním papírem a některými membránami

neprocházejí filtračním papírem ani membránami

termický pohyb

velmi intenzivní tepelný pohyb

slabší tepelný pohyb oproti pravým roztokům

velmi slabý či žádný tepelný pohyb

difúze

rychle difundují

pomaleji difundují

nedifundují

sedimentace

nesedimentují ani v ultracentrifuze

sedimentace pomalá

sedimentují rychle

vznik

rozpouštěním

dle typu koloidu

dispergací či srážením

stabilita

stabilní

dle typu koloidu

nestabilní

Koloidy jsou přítomné v přírodních vodách. V poměrně značných koncentracích se nacházejí v povrchových vodách (koncentrace >106 cm-3), dále jsou součástí podzemních vod, oceánů, ale i vody obsažené v půdách. Koloidy v přírodních vodách mohou být rozmanitého původu, může se jednat o organismy, organické makromolekuly, jíly, oxidy a další minerály.

Významnou vlastností koloidních systémů je, že zůstávají po dlouhou dobu suspendovány, tzn., že zůstávají ve vznosu. Rychlost sedimentace působením gravitace je velice malá, odpovídá pouze 10-2 cm.s-1 (Stumm a Morgan, 1995). Sedimentační rychlost je možné zjistit aplikací Stokesova zákona:

 ,

kde Vt je rychlost sedimentace, g je gravitační zrychlení, d je průměr částice, p je hustota prostředí (vody), m je hustota pevného podílu, je viskozita prostředí.


    1. Dělení koloidů

Koloidy jsou obvykle děleny do dvou skupin:



  1. lyofobní (fázové) koloidy

  2. lyofilní koloidy (roztoky makromolekul)

  3. asociativní (micelární) koloidy

Lyofobní koloidy představují heterogenní systémy, které jsou tvořeny ze dvou složek (fází) – z disperzního podílu a disperzního prostředí. Tyto dvě různé složky jsou oddělené tzv. fázovým rozhraním, na kterém se výrazně mění vlastnosti jednotlivých složek. Příkladem lyfobních koloidů mohou být křemenné koloidy, kdy disperzní (rozptýlený) podíl je křemen (musí však zároveň splňovat velikostní limit pro koloidy) a disperzní prostředí je voda. Mezi lyofobní koloidy patří také bentonitové koloidy, kdy zase disperzní (rozptýlený) podíl tvoří částice bentonitu koloidních rozměrů a disperzním prostředím je voda. Mohou vznikat dispergací z hrubých disperzí, nebo srážením z pravých roztoků. Jsou charakteristické termodynamickou nestabilitou, jež má za následek koagulaci částic a následnou sedimentaci.

Lyofilní koloidy představují rozpuštěné molekuly. Může se jednat o rozpuštěný škrob, želatinu, proteiny, nebo biokoloidy (viry a bakterie). Na rozdíl od lyofobních koloidů se vyznačují termodynamickou stabilitou (Stumm a Morgan, 1995).

V případě asociativních koloidů se jedná o molekulární látky koloidních rozměrů, které mají amfipatickou strukturu – částice obsahují skupiny, jež jsou lyofilní, tedy rozpustné v daném prostředí a skupiny lyofobní, jež jsou naopak nerozpustné v daném prostředí. Vznikají asociací z pravých roztoků. Takovéto systémy vytvářejí tzv. micely (Bartovská a Šišková, 2005).

V případě, že je disperzní prostředí vodné, se potom lyofilní či lyofobní koloidy označují jako hydrofilní, respektive hydrofobní (Yariv a Cross, 1979).

    1. Bentonitové koloidy

Bentonitové koloidy patří mezi lyofobní koloidy, resp. hydrofobní koloidy, protože disperzní prostředí je voda. Výše popsaná charakteristika lyofobních koloidů je obecná, byly zde vyzdviženy pouze základní vlastnosti, ovšem specifické vlastnosti, jako je tvar, složení, stavba koloidních částic a další fyzikálně-chemické vlastnosti, jsou závislé na konkrétním složení


a stavbě částic, jež tvoří disperzní podíl. Jiné vlastnosti budou mít koloidní částice křemene, jiné pak bentonitové koloidy.

Bentonitové koloidy (obr. 11) jsou tedy částice bentonitu koloidního rozměru, který je dispergován (rozptýlen) ve vodě. Mají totožnou stavbu, složení a fyzikálně-chemické vlastnosti jako bentonit, resp. montmorillonit sám. Podrobný popis stavby a složení montmorillonitu a struktury bentonitu je shrnut v kapitole 2.1.






Obr. 11 Fotografie bentonitového koloidu ze skenovacího elektronového mikroskopu. Velmi dobře je patrná vrstevnatá struktura, která připomíná natrhané listy papíru. Upraveno podle Kuntze et al., 2008.

Jako potenciální zdroj bentonitových koloidů je považována bentonitová bariéra, jež je součástí systému inženýrských bariér, které mají za cíl izolovat vysoce aktivní odpad od životního prostředí a případně zabránit šíření radionuklidů z prostoru úložiště. Koloidy mohou vznikat erozí povrchu bentonitové bariéry proudící vodou. V rámci bezpečnostních studií hlubinného úložiště vysoce aktivních odpadů je studována i možnost navázání radionuklidů právě na bentonitové koloidy a jejich následný transport z prostoru úložiště. Díky vysoké kationové výměnné kapacitě a sorpčním vlastnostem montmorillonitu na sebe mohou koloidní částice vázat radionuklidy, které mohou uniknout z kontejneru a pokud jsou stabilní, mohou migrovat a dostat se mimo prostor úložiště do životního prostředí, které tak kontaminují.

Bentonitové koloidy nejsou jediným typem koloidních částic, které se mohou vyskytovat v hlubinných úložištích. Prvním typem koloidů, jsou přírodní koloidy, které jsou součástí podzemních vod. Dále to mohou být samotné radionuklidy, které jsou dispergované do koloidní formy, případně koloidy korozivních produktů uvolněných z kontejneru. A v neposlední řadě jsou to bentonitové koloidy, které se mohou uvolnit z bentonitové bariéry (Alonso et al., 2006).

    1. Stabilita koloidů

Stabilita koloidních částic je velice důležitým kritériem v otázce možného transportu radionuklidů v hlubinných úložištích.

Stabilitu koloidních částic studovali již v 50. letech 20. století vědci Derjaguin, Landau, Wervey a Overbeek. Výsledky jejich studia jsou shrnuty v tzv. DVLO teorii. Zjednodušeně lze říci, že teorie popisuje interakce mezi dvěma koloidními částicemi. Naznačuje, že stabilita koloidních částic je určena rovnováhou mezi přitažlivou van der Waalsovou silou a odpudivými silami elektrické dvojvrstvy. Pokud jsou odpudivé síly dostatečně veliké, částice se nespojují, neagregují a systém je tedy stabilní. V případě, že částice překonají odpudivé síly, dojde ke spojení částic, vytvářejí agregáty, čímž zároveň zvyšují hmotnost a dochází k sedimentaci těchto agregátů vlivem gravitace. Höltta a Hakanen (2008) nazývají prvotní fázi spojování flokulací, pokročilejší fáze, kdy se agregáty formují ve větším množství, se nazývá koagulace. Stumm a Morgen (1995) však uvádějí, že je možné použít oba pojmy bez rozdílu významu.

Koloidní systém je možné stabilizovat dvěma způsoby. Sterická stabilizace je způsobena adsorpcí polymerů na povrch částice, polymery tak brání přibližování částic a nedochází tedy k jejich spojování. Principem elektrostatické (nábojové) stabilizace je pravidelná distribuce náboje na povrchu vrstvy, čímž je zase zabráněno přibližování částic a jejich agregaci.

DVLO teorie je široce používanou teorií k popisu stability koloidních systémů, včetně přírodních systémů. Podle Swantona (1995) však má aplikace DVLO teorie na heterogenní přírodní systémy svá omezení, což potvrzuje i výzkum Missany a Adelleho (2000), kteří studovali stabilitu Na-montmorillonitových koloidů a zjistili, že koloidy vykazují vysoký celkový negativní náboj, jejich stabilita je ale závislá pouze na pH. Důvodem je náboj na hranách vrstev. Pouze při vysokých hodnotách pH jsou i hrany nabity negativně, což podporuje vysokou stabilitu koloidních disperzí.

Missana et al. (2003) zjistil, že koloidní částice jsou stabilní v podmínkách nízké koncentrace elektrolytu (1 mM) a alkalických vodách (pH ≥ 8). K podobným výsledkům dospěl i Karnland (2005). Ten uvádí, že kritická koncentrace v případě sodného elektrolytu je 10 až 100 mM, v případě vápenatého pouze 1 mM. Z jeho výsledků zároveň vyplývá, že se stabilita koloidů dále snižuje s vyššími koncentracemi dvojvalentních kationtů, což potvrzují i výzkumy Degueldreho et al. (1996 a 2000).

Stabilita koloidních částic je také ovlivňována teplotou (García-García et al., 2006). Vyšší teplota způsobí intenzivnější tepelný pohyb částic, což má za následek jejich pomalejší sedimentaci, zůstávají tedy déle ve vznosu.

Výzkum koloidních částic je významnou částí bezpečnostních studií pro plánovaná hlubinná úložiště. V laboratorních podmínkách a také in situ experimentech probíhá dále výzkum zaměřený na vznik koloidů, sorpci radionuklidů do jejich struktury a případnou migraci koloidů s radionuklidy z úložiště do okolního prostředí. Pochopení celé problematiky je jedním z klíčových faktorů pro dlouhodobou funkčnost hlubinného úložiště.

  1. Závěr

Budování hlubinných úložišť vysoce aktivních odpadů je v současnosti velmi diskutované téma. K trvalé izolaci odpadu bude sloužit systém přírodních a inženýrských bariér. Přírodní bariérou rozumíme horninové prostředí, ve kterém bude úložiště budováno. Jednou z inženýrských bariér bude kompaktovaný bentonit, který byl vybrán pro své specifické vlastnosti, jako jsou vysoká sorpční schopnost, vysoká hodnota výměny kationtů, plastičnost a bobtnavost.

Bentonitová bariéra je považována za zdroj koloidních částic, které na sebe mohou vázat radionuklidy a umožnit tak jejich migraci do okolního prostředí. Z toho důvodu je nutné studovat především jejich stabilitu. Ukazuje se, že stabilita koloidních částic závislá na koncentraci elektrolytu, dále konkrétněji na koncentraci dvojvalentních kationtů. Koloidy jsou stabilní spíše v alkalickém prostředí. Stabilitu také ovlivňuje teplota.

  1. Seznam literatury


Arcos, D., Bruno, J., Karnland, O. (2003): Geochemical model of the granite-bentonite-groundwater interaction at Äspo HRL (LOT experiment). – Applied Clay Science 23, 219–228.

Arcos, D., Grandia, F., Domènech, C. (2006): Geochemical evolution of the near field of a KBS-3 repository. – SKB TR 06-16. 97 s.

Alonso, U., D., Missana, T., Geckeis, H., García-Gutierréz, M., Turrero, M. J., Möri, R., Schäfer, Th., Patelli, A., Rigato, V. (2006): Role of inorganic colloids generated in a high-level deep geological repository in the migration of radionuclides: Open questions. – Journal of Iberian Geology 32, 79-94.
Bartovská, L., Šišková, L. (2005): Fyzikální chemie povrchů a koloidních soustav. – Vysoká škola chemicko-technologická. Praha. 244 s.

Brigatti, M. F., Galan, E., Theng, B. K. G. (2006): Structures and mineralogy of clay minerals. In: Bergaya, F., Theng, B. K. G., Lagaly, G. (eds.): Handbook of Clay Science 1, 19–86. Elsevier. 1224 s.

Carlson, L. (2004): Bentonite Mineralogy, Part 1: Methods of Investigation – a Literature Review.
– WR 2004-02. 108 s.

Centrum experimentální geotechniky (CEG) ČVUT, Stavební fakulta (2013): Bentonit. – On-line: http://ceg.fsv.cvut.cz/vyzkum/bentonit, dne 13.6.2013.

Čtyroký, V., Fabík, M., Franče, J., Gabriel, M., Grünnerová, E., Grym, V., Hašler, O., Hejtmánek, D., Klement, K., Kopecký, L., Kovařík, J., Kouřimský, J., Krejčíř, M., Krutský, N., Kruťa, T., Křelina, B., Kužvart, M., Kvaček, M., Květoň, P., Macoun, J., Mátl, V., Mrázek, I., Novák, F., Polášek, S., Procházka, J., Reichmann, F., Rybařík, P., Ryšavý, P., Švenek, J., Tichý, L., Voda, O., Vohanka, L., Voldán, J., Žůrek, V. (1983): Ložiska nerudních surovin ČSR. – Univerzita Karlova. Praha. 521 s.

Degueldre, C., Pfeiffer, H.-R., Alexander, W., Wernli, B., Brütsch, R. (1996): Colloid properties in granitic grounwater systém – I: sampling abd characterisation. – Applied Geochemistry 11, 677–695.

Degueldre, C., Triay, I., Kim, J-I., Vilks, P., Laaksoharju, M., Miekeley, N. (2000): Groundwater colloid properties: a global approach. – Applied Geochemistry 15, 1043–1051.

Dlouhý, Z. (2009): Nakládání s radioaktivním odpadem a vyhořelým jaderným palivem. VUTIM. Brno. 224 s.

Franče, J. (1983): Bentonity. – In: Kužvart, M. (ed.): Ložiska nerudních surovin ČSR. – Univerzita Karlova. Praha. 521 s.

García-García, J., Jonnson, M., Wold, S. (2006): Temperature effect on the stability of bentonite colloids in water. – Journal of Colloid and Interface Science 298, 694–705.

GEOFOND (2013): Bentonity. – On-line: http://www.geofond.cz/dokumenty/nersur_rocenky/

rocenkanerudy99/html/bentonit.html, dne 25.7.2013.


Giese, R. F., van Oss, C. J. (2002): Colloid and Surface Properties of Clays and Related Minerals. New York, M. Dekker. 296 s.

Grim, R. E., Kulbický, G. (1961): Montmodillonite: High temperature reaction and classification. American Mineralogist 46, 1329-1369.

Guggenheim, S., Martin, R. T. (1995): Definition of clay mineral: Joint report of the AIPEA Nomenclature and CMS Nomenclature Committees. Clay and Clay Minerals 45, 298–300.

Hanuláková, D., Zeman, J. (2009): Transformace bentonitu v podmínkách úložiště radioaktivního odpadu: geochemický model. – Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku, 14, 131–134.
Höllta, P., Hakanen, M. (2008): Silica Colloids and Their Effect on Radionuclide Sorption: A Literature Review. – WR-2008-29. 51 s.

Chapman, N., Hooper, A. (2011): The disposal of radioactive wastes underground. Proceedings of the Geologists Association 123, 46–63.

Chlupáč, I., Brzobohatý, R., Kovanda, J., Stráník, Z. (2002): Geologická minulost České republiky. – Academia. Praha. 436 s.

Christidis, G. E., Huff, W. D. (2009): Geological aspects and genesis of bentonites. – Elements 5, 93–98.

Chvátal, M. (2005): Úvod do systematické mineralogie. – Silikátový svaz. 171 s.

International Atomic Energy Agency, IAEA (2009): Classification of Radioactive Waste – General Safety Guide GSG-1. Vienna.

Kanland, O. (2005): Stability of bentonite colloid suspensions – A laboratory study. – In: Laaksoharju, M., Wold, S. (2005): The colloid investigations conducted at the Äspö Hard Rock Laboratory during 2000-2004. – SKB TR-05-20. 225 s.

Karnland, O., Birgersson, M. (2006): Montmorillonite stability with special respekt to KBS-3 conditions. – SKB TR-06-11. 39 s.

Kuntze, P., Seher, H., Hauser, W., Panak, P. J., Geckeis, H., Fanghänel, Th., Schäfer, T. (2008): The influence of colloid formation in a granite groundwater bentonite porewater mixing zone on radionuclide speciation. – Journal of Contaminant Hydrogeology 102, 263–272.

Kužvart, M. (1984): Ložiska nerostných surovin. – Academia. Praha. 439 s.

Lagaly, G. (2005): From clay mineral crystals to colloidal clay mineral dispersions. – In: Stechemesser, H., Dobiáš, B. (eds.): Coagulation and flocculation. – CRC Press. 861 s.

Lagaly, G. (2006): Colloid clay scince. – In: Bergaya, F., Theng, B. K. G., Lagaly, G. (eds.): Handbook of Clay Science 1, 141-246. Elsevier. 1224 s.

Lagaly, G., Ziesmer, S. (2003): Colloid chemistry of clay minerals: the coagulation of montmorillonite dispersions. – Advances in Colloidal and Interface Science 100–102, 105–128.

Laine, H., Karttunen, P. (2010): Long-Term Stability of Bentonite: A Literatire Review. – WR 2010-53. 128 s.

Missana, T., Adell, A. (2000): On the applicability of DLVO theory to the prediction of clay colloids stability. Journal of Colloid and Interface Science 230, 150-156.
Missana, T., Alfonso, Ú., Turerro, M. J. (2003): Generation and stability of bentonie at the bentonie/granite interface of a deep geological radioactive waste repositury. – Journal of Comtaminant Hydrology 16, 17–31.

Montes-H, G., Duplay, J., Martinez, L., Géraud, Y., Rousset-Tournier, B. (2003): Influence of

interlayer cations on the water sorption and swelling-shrinkage of MX80 bentonite.–

Applied Clay Science 23, 309–321.
Murray, H. H. (1999): Applied clay mineralogy today and tomorrow. – Clay Minerals 34, 39–49.
Murray, H. H. (2007): Applied clay mineralogy: Occurrences, Processing and Application of Kaolins, Bentonites, Palygorskite-Sepiolite, and Common Clays. Amsterdam; Oxford, Elsevier. 180 s.
Posiva (2010): Nuclear Waste Management at Olkiluoto and Loviisa Power Plants: Review of Current Status and Future Plans for 2009–2012. TSK-2009. Posiva Oy. Finland.
Posiva (2011): Final disposal of spent nuclear fuel in Olkiluoto. Posiva Oy. Finland. Brožura.
Schultz, L., G. (1969): Lithium and potassium adsorption, dehydroxylation temperature and structural water content of aluminous smecites. Clay and Clay Minerals 19,137-150.
Sejkora, J., Kouřimský, J. (2005): Atlas minerálů České a Slovenské republiky. – Academia. Praha. 375 s.
Správa úložišť radioaktivního odpadu, SÚRAO (2002): The Concept of Radioactive Waste and Spent Nuclear Fuel Management in the Czech Republic. Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic. Praha.
Správa úložišť radioaktivního odpadu, SÚRAO (2013): Úložiště radioaktivního odpadu. – On-line: http://www.rawra.cz/cze/Uloziste-radioaktivnich-odpadu, dne 8.8.2013.

Stumm, W., Morgan, J. J. (1995): Aquatic chemistry: chemical equilibria and rates in natural waters. – John Wiley & Sons. New York. 1022 s.



Swanton, S. W. (1995): Modelling colloid transport in groundwater; the prediction of colloid stability and retention behaviour. Advances in Colloid Interface Science 54, 129-208.
Šráček, O., Zeman, J. (2004): Introduction to Environmental Hydrogeochemistry. – Masaryk University. Brno. 102 s.
Weiss, Z., Kužvart, M. (2005): Jílové minerály, jejich struktura a využití. – Karolinum. Praha. 281 s.

Yariv, S., Cross, H. (1979): Geochemistry of Colloid System: for Earth Scientists. – Springer-Verlag. Berlin. 450 s.
Yüklə 132,48 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə