НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ЖРО

Пестова К.В.

СПбГТУ, г. Санкт-Петербург

Алой А.С. , Сапожникова Н.В.

НПО <Радиевый институт> им.В.Г.Хлопина


Мультибарьерный подход при решении проблемы обращения с радиоактивными отходами стал общепризнанным. В его основе лежит положение, что при определенном сочетании ряда искусственных и природных барьеров может быть обеспечен гарантированный уровень защиты биосферы от долгоживущих радионуклидов и других токсичных веществ. Общепризнанно, что отверждение жидких высокоактивных отходов (ВАО) является наиболее надежным способом их изоляции от биосферы. Одним из способов кондиционирования ВАО является включение их в пористую матрицу.

В США был разработан процесс включения ВАО в пористую стеклянную матрицу-процесс PGM (“Porous Glass Matrix”). Во ВНИИХТе процесс отверждения жидких ВАО осуществлялся с использованием в качестве ПНМ тонкопористого силикагеля. В ИФХ РАН разрабатывается процесс иммобилизации в пенокорунд фракции актинидов для их безопасного длительного контролируемого хранения. В Радиевом Институте изучен двухстадийный процесс отверждения жидких ВАО с использованием пористого неорганического материала (ПНМ). Из ряда исследованных ПНМ был выбран легковесный макропористый шамот марки ШЛБ-0,4.

Красноярским горно-химическим комбинатом, Институтом природного органического сырья Сибирского Отделения Российской Академии Наук (ИХПОС СО РАН) совместно с Радиевым Институтом разработан ПНМ нового типа на основе термостабильных стеклокристаллических микросфер размером 10-400 мм разного химического состава для отверждения РАО.

Стеклокристаллические микросферы разного химического состава получаются из энергетических зол от сжигания углей Канско-Ачинского и Кузнецкого бассейнов в результате классификации в восходящем водном потоке с переменным гидродинамическим режимом. Создана пилотная установка классификации энергетических зол в восходящем гидродинамическом режиме производительностью до 50 кг/час. Формирование на их основе ультрапористых блоков приводит к возникновению уникальных поверхностно-активных свойств, благодаря которым происходит быстрая полная пропитка блоков растворами отходов при комнатной температуре. Затем при извлечении блоков из растворов за счет разности парциальных давлений воды внутри блока и на поверхности происходит быстрое обезвоживание (сушка) матрицы.

Стеклокристаллические микросферы являются весьма перспективным материалом, так как обладают низкой кажущейся плотностьлю (0,6 г/см3), высокой открытой пористостью (51%) и высоким водопоглощением (87%). Исследованный метод рентгено-фазового анализа фазовый состав микросфер показал, что они состоят из аморфной базы и a-кварца. Основной кристаллической фазой является a-SiO2 c незначительными включениями магнетита и гематита. Время насыщения микросферы около 30 секунд. При температуре 1000С процесс сушки длится 1 час. Образцы обладают высокой кислотостойкостью, потери массы в концентрированной азотной кислоте не превышают 1%.

Широкие возможности изменения состава и свойств нового типа блоков на основе стеклокристаллических микросфер позволяют использовать их также в процессах локализации, транспортировки, дезактивации и захоронения особоопасных жидких отходов и ультрадисперсных пульп.