Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.911 -913 УДК 621.039.736 : 666.9-13 ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТРИЦ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ О. Э. Шубабко, Д. Д. Владимирова, Г. Е. Овсянникова, Мин Хейн Хтет, М. А. Вартанян Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, г. Москва, Россия Аннотация Выполнен сравнительный анализ различных матриц для иммобилизации радиоактивных отходов. Показаны области и перспективы применения керамики для их утилизации. Ключевые слова: иммобилизация радиоактивных отходов, керамические матрицы, остекловывание, бетонирование, битумирование. ADVANTAGES OF USING CERAMIC MATRIXES FOR THE IMMOBILIZATION OF RADIOACTIVE WASTE O. E. Shubabko, D. D. Vladimirova, G. E. Ovsyannikova, Min Hein Htet, M. A. Vartanyan D. I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia Abstract Various ways of immobilization of radioactive waste have been considered and analyzed. The areas and prospects of using ceramics for their utilization are shown. Keywords: immobilization of active waste, ceramic matrix, vitrification, concreting, bituminization. Проблема иммобилизации отходов является одной из главных для атомной промышленности. Ядерная энергетика ведет к накоплению радиоактивных отходов (РАО), представляющих опасность для человека и окружающей среды. Иммобилизация РАО является трудоемкой из-за высоких требований к матрицам для включения РАО и к технологическим процессам её осуществления. Матрицы, содержащие РАО, должны быть химически, термически и радиационно-стойкими, а процессы — надежными и не требующими непосредственного участия человека. На сегодняшний день учеными разработано множество технологических приемов, дающих возможность проводить утилизацию отходов. В качестве основных можно выделить бетонирование, включение в полимерные матрицы, остекловывание и включение в керамические матрицы. В силу того что РАО различаются по физико­ химическим свойствам и происхождению, они могут находиться в разных агрегатных состояниях и обладать различной активностью. Выбирая метод иммобилизации, необходимо учитывать все их особенности. Включение РАО в цемент. В настоящее время этот метод наиболее распространен для отверждения и кондиционирования жидких низко- и средне- активных отходов (НСАО). Это технология получила большое распространение в связи с относительной простотой, доступностью исполнения и сырья для изготовления матриц. Готовый продукт характеризуется негорючестью, отсутствием пластичности. Применяют различные добавки. Для улучшения свойств цементного компаунда и часто при улучшении одного свойства снижаются остальные. Так, авторы [1] исследовали влияние полифункциональных комплексных добавок (ПФД) на технологию цементирования жидких радиоактивных отходов (ЖРО) — таблица. Но наряду с достоинствами этот метод имеет и недостатки: подобная технология непригодна для иммобилизации высокоактивных отходов (ВАО), так как вероятен радиолиз воды, который может привести к разрушению бетона. Также процент возможного включения РАО относительно невелик, его увеличение существенно снижает стабильность матрицы. Для ее повышения можно вводить различные добавки, но это только усложняет технологию и повышает затраты. Для данного метода характерны значительная выщелачиваемость радионуклидов и наличие большого количества воды в отвержденном продукте [2-4]. Включение РАО в полимерные матрицы на основе битума. Наиболее термопластичное связующее — битум. Его часто применяют в переработке ЖРО и НСАО благодаря наличию высоких гидролитических свойств, термопластичности, дающих возможность при нагревании включать РАО с получением устойчивого гомогенного продукта. Также битум является весьма распространенным, доступным и дешевым материалом. В среднем битум характеризуется выщелачиваемостью 10-4-10-5г/(см2 сут) при включении 40-50 %обезвоженных солей [5]. Главным минусом такого метода является высокая пожароопасность получаемых компаундов, поскольку эти материалы устойчивы до температуры 350 °С. Битумные смолы могут являться пищей для микроорганизмов, что тоже может привести к разрушению и высвобождению радионуклидов [2, 6]. 911