Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

К вопросу иммобилизации высокоактивных отходов в керметную матрицу на основе Y-Al ГРАНАТА в режиме СВС

04.04.2015 2015 - №01 Топливный цикл и радиоактивные отходы

Э.Е. Коновалов А.И. Ластов Н.А. Нерозин

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2015.1.12

УДК: 621.039.736

Для окончательной изоляции от окружающей среды радионуклидов высокоактивных отходов (ВАО) разработан метод их иммобилизации в долговечную матрицу на основе Y-Al граната, обладающего высокой химической устойчивостью к природным средам. В работе использованы модельные системы, содержащие в качестве имитаторов радионуклидов ВАО Ce, Nd, Sm, Zr, Мо, 238U и 241Am. Синтез матричного материала с фиксацией в структуру Y-Al граната элементов, имитирующих радионуклиды ВАО, проводится в режиме энергосберегающей технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Результаты рентгенофазового анализа синтезированных материалов показали, что элементы-имитаторы, а также уран и америций прочно входят в структуру Y-Al граната, который является основным новообразованием матрицы, пригодной для экологически безопасного захоронения. Полученные синтетические минералоподобные матрицы отличаются высокой водоустойчивостью, которая подтверждается очень низкой скоростью выщелачивания америция в воду, равной 10–9 – 10–10 г/см2⋅сут. Высокая прочность фиксации америция в структуру Y-Al граната дополняется малой величиной уноса при высоких температурах, что связано с небольшой продолжительностью процесса.

Предлагаемый метод иммобилизации ВАО, характеризующийся новизной, достойными технико-экономическими и экологическими показателями, может стать основой технологического процесса завершающего передела переработки отработавшего ядерного топлива.

Ссылки

  1. Holloway N. Atom, 1990, June, 404, p. 15.
  2. Юдинцев С.В., Стефановский С.В., Че С. Изучение фазообразования в системах Ca-Ce-Ti-Zr(Hf) – O для оптимизации синтеза актинидных матриц на основе пирохлора// Физика и химия обработки материалов. 2008, №3. С. 70-80.
  3. Лаверов Н.П., Юдинцев С.В., Стефановский С.В., Джанг Я.Н. О новых актиноидных матрицах со структурой пирохлора// Доклады Академии наук. 2001, т. 381, №3. С. 399-402.
  4. Меркушкин А.О., Очкин А.В., Ровный С.И., Стефановский С.В. Перовскит МIМIIО3 как матрица для включения актинидной фракции ВАО.// Радиохимия. 2009, т. 51, №2. С.170-174.
  5. Бураков Б.Е., Андерсон Е.Б., Заморянская М.В. и др. Синтез керамики на основе граната (Y, Gd, …)3 (Al, Ga)5O12 и перовскита (Y, Gd, …) (Al, Ga, …)O3 для иммобилизации актинидных отходов сложного химического состава // Вопросы радиационной безопасности. 2000, №1. С. 11-14.
  6. Коновалов Э.Е., Мишевец Т.О., Юдинцев С.В. и др. СВС-иммобилизация высокоактивных отходов фракции Аn-Tc в металлокерамические матричные материалы.//Известия вузов. Ядерная энергетика. - 2011. -№4. – С. 39-44.
  7. Глаговский Э.М., Куприн А.В., Коновалов Э.Е. и др. Способ иммобилизации высокоактивных отходов – фракции трансплутониевых и редкоземельных элементов (варианты). / Патент РФ № 2210824. Приоритет от 17.07.2001. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ Москва, 20 августа 2003 г.
  8. ГОСТ Р 25126-2003. Отходы радиоактивные. Определение химической устойчивости отвержденных высокоактивных отходов методом длительного выщелачивания.
  9. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии. Сбор, переработка, хранение и кондиционирование РАО. Требования безопасности. НП-019-2000. Москва, 2000 г.

высокоактивные отходы актиноиды иммобилизация самораспространяющийся высокотемпературный синтез матричные материалы