ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОРИСТОГО НЕОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ВАО

Пестова К. В.

СПбГТИ, г. Санкт-Петербург.


Проблема экологически безопасного обращения с радиоактивными отходами на предприятиях по атомной энергетике и производству радиоизотопов, в свете ужесточения  требований  к технологиям их обезвреживания, в настоящее  время  приобрела  особую  актуальность.

Включение радионуклидов в устойчивые керамические материалы является многообещающим подходом к стабилизации растворов ВАО и реализует основные принципы мультибарьерного захоронения радиоактивных отходов. Пористые неорганические материалы (ПНМ) могут рассматриваться в качестве первоначальной матрицы для иммобилизации  радиоактивных отходов, которая методами остекловывания или горячего прессования, может быть  преобразована в окончательную форму отходов, пригодную для длительного хранения и транспортировки в места захоронения.

Материал, состоящий из полых стекло-керамических микросфер, недавно был получен из летучих зол, образующихся при сгорании угля на электростанциях.  Новый подход к его созданию был разработан в России Институтом Химии и Химической Технологии (Красноярский Научный Центр) и Федеральным Государственным Унитарным Предприятием «Горно-Химический Комбинат» (Железногорск) в сотрудничестве с Радиевым Институтом им. В.Г.Хлопина (Санкт-Петербург).

Блоки на основе стеклокристаллических микросфер являются весьма перспективным материалом, так как обладают  низкой кажущейся плотностью (0,6 г/см3), высокой открытой пористостью (51%) и высоким водопоглащением  (87%). Микросферы состоят из аморфной фазы и a–кварца.

Целью данной работы была экспериментальная проверка возможности   принципиально нового способа иммобилизации РАО, заключающаяся в концентрировании и локализации радионуклидов и сопутствующих минеральных солей в матрице керамического компаунда путем проведения многократной пропитки керамического блока модельными растворами   жидких отходов. Время насыщения блока, состоящего из микросфер, объемом 10 см3 около 30 секунд. При температуре 100 0С процесс сушки длится 1 час. В результате  последующего периодического или непрерывного удаления влаги из объема блока методом испарения происходит концентрирование и отверждение минеральной составляющей жидких РАО. На следующей стадии блоки, насыщенные минеральной составляющей жидких РАО, подвергаются термической обработке, в процессе которой происходит разложение солей до труднорастворимых оксидов и локализация радиоактивных компонентов в матрице.

В данной работе изучено термическое взаимодействие ПНМ с находящимися в его порах оксидами редкоземельных элементов (РЗЭ). Насыщение образцов проводилось раствором с концентрацией 77,92 г/л по оксидам РЗЭ. Полученные образцы подвергали кальцинации при различных температурах. Проводился химический анализ на определение  остаточного нитрат–иона в термически обработанных образцах ПНМ в интервале температур 200–1000°С. В докладе представлены результаты  исследований фазового состава и  дифференциально–термического анализа насыщенных образцов после кальцинации в зависимости от температурного режима их обработки. Исследования проводились на дифрактометре ДРОН–1,5 и дериватографе МОМ–1.