DEVELOPMENT OF NEW TECHNOLOGIES FOR RADIOACTIVE WASTE MANAGEMENT

СОЗДАНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАЩЕНИЯ С РАО

Гринько А. М., Токаревский В. В., ГСП «Техноцентр», Киев, Украина
Саенко С. Ю., Ажажа В. М., Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина
Верюжский Ю. В., Научно-исследовательский институт механики быстропротекающих процессов, Киев,Украина

В Чернобыльской зоне отчуждения накоплено значительное количество РАО из смеси разнородных неорганических и органических материалов, загрязненных радионуклидами (бетон, кирпич и другие стройматериалы, древесина, аварийный графит, резинотехнические изделия, пластикат и т. д.).
Критериями принятия РАО на захоронение, в частности на комплексе ГСП «Техноцентр» «Вектор», предусматривается удаление органической составляющей, перевод радионуклидов в химически стойкие соединения, иммобилизация, содержание в смеси РАО долгосуществующих радионуклидов не выше допустимого.
Согласно п. 1.10.3, 1.12, 2.1 Государственной программы фундаментальных и прикладных исследований по ядерным материалам и ядерно-радиационным технологиям, ГСП «Техноцентр» совместно с ННЦ ХФТИ приступил к работам по созданию новых технологий обращения с РАО и ОЯТ. К ним относятся:
• термопереработка и компактирование аварийных РАО из разнородных материалов;
• разработка принципа технологии утилизации загрязненного радионуклидами аварийного и конструкционного графита снимаемых с эксплуатации уран-графитовых реакторов;
• разработка поликомпонентных иммобилизирующих материалов и технологий, получение стойких минералоподобных соединений радионуклидов непосредственно как при термопере работке горючих РАО, так и при переработке золы;
• сепарация радионуклидов с отделением долгосуществующей фракции при термопереработке РАО и золы, экстракционная переработка золы.
Данные по п. 1 и п. 2 докладывались и опубликованы в материалах секции «Радиоактивные отходы» II и III Международных конференций «Сотрудничество для решения проблемы отходов». Имеется ряд других публикаций.
Для достижения критерия РАО на захоронение и снижения радиационного воздействия ВАО необходимо их фракционирование на группы краткосуществующих, долгосуществующих радионуклидов и редкоземельных элементов с последующей иммобилизацией отдельных групп для хранения и дальнейшего захоронения иммобилизованных форм. Матрицы должны обладать изоморфной емкостью по отношению к актинидам, химической и радиационной стойкостью.
Из наиболее известных работ следует отметить исследования Ливерморской лаборатории им. Лоуренса по созданию пирохлоровых титанатных матриц типа (Ca, Gd, U, Pu)₂ (Hf,Ti)₂O₇и работы ННЦ ХФТИ по синтезу матриц РАО и их капсулированию.
В данном сообщении приведены материалы по минералообразованию радионуклидов непосредственно при термопереработке горючих РАО Чернобыльской зоны отчуждения (древесины и др.) и золы от термопереработки.
В перерабатываемую в пирогазификационной установке шихту в количестве 1—5% от ее веса вводились в измельченном или гранулированном виде минеральные добавки на основе алюмосиликатов (цеолиты, бентониты, каолиниты, Чистогаловский суглинок).
Для исследования минералообразований в шихту вводились химсоединения на основе стабильных изотопов ¹³³Cs,⁸⁸Sr.
Термопереработка шихты с минеральными добавками производилась при температуре в зоне горения 850-1200 °С.
Исследование фазового состава золы, полученной без минеральных добавок, показывает, что она состоит из смеси простых, легковыщелачиваемых окислов.
Исследование фазового состава золы, полученной при термопереработке шихты с введением минеральных добавок, показало формирование в золе стойких химических соединений в виде стеклокристаллических алюмосиликатов и силикатов Cs и Sr типа CsAlSi₂O₆, Cs₂Si₄O₉ (с Чистогаловской глиной), Ca_0,5 Sr_1,5 SiO₄.
Анализ диаграмм состояния оксидных систем и возможности формирования минералоподобных соединений CaO • 2UO₃ • 2SiO₂ Ca₃U₃(Pu₃)(PO₄)₄ за счет введения в шихту CaCO₃, что предлагается рядом работ, показал практическое отсутствие при температурах горения 850— 1200 °С твердого и жидкофазного взаимодействия СaO с окислами урана, плутония и америция.
Для оценки возможности формирования минералоподобных соединений при температурах термопереработки до 1200 °С в шихту вводили вместе с CaCO₃ хлористый кальций, образующий с СaO эвтектический расплав при температуре около 800 °С, что способствует формированию в золе химических минералоподобных соединений типа уранофана.
Наряду с введением минеральных добавок в шихту исследовалась возможность получения минералоподобных соединений введением цеолита в золу от термопереработки с последующим спеканием смеси методом ХПС при температуре 1000 °С. Как показали рентгенофазовые исследования, в продукте ХПС формируются минералоподобные фазы типа полуцита.
Необходимо дальнейшее проведение работ с использованием высокоэффективных поликомпонентных добавок ННЦ ХФТИ для доработки и внедрения технологии компактирования, иммобилизации и омоноличивания РАО на комплексе «Вектор» и ЦПЗ.
Работа выполнялась при поддержке проекта 3029.

Grinko A. M., Tokarevskiy V. V., SSE «TechnoCentre», Kyiv, Ukraine
Saenko S. Yu., Azhazha V. M., National Scientific Centre «Kharkiv Physical and Technical Institute», Kharkiv, Ukraine
Veruzhskiy Yu. V., Institute for Mechanics of High-Speed Processes, Kyiv, Ukraine

The radioactive wastes can only be accepted for disposal if they meet the following treatment criteria: removal of organic components by means of thermal treatment and separation of materials containing short-lived and long-lived radionuclides, with subsequent immobilization to produce stable chemical compounds and matrix structures.
The paper presents data on the formation of stable chemical compounds on the basis for some radionuclides (cesium aluminosilicate, and cesium and strontium silicates) by applying mineral additions to furnace charge for subsequent thermal processing and compaction of combustible radioactive wastes from the Chernobyl exclusion zone, as well as to furnace ash generated as a result of thermal processing for subsequent cold compaction and agglomeration (CCA).

Главная страница

Сведения об авторах

Гринько Александр Максимович, канд. техн. наук, нач. отдела, ГСП «Техноцентр», просп. Науки, 46, Киев, 03028, Украина. Тел. (044) 524-67-02, тел./факс (044) 524-66-91
Токаревский Владимир Васильевич, д-р физ.-мат. наук, проф., директор, ГСП «Техноцентр», просп. Науки, 46, Киев, 03028, Украина. Тел. (044) 527-93-71, тел./факс (044) 524-66-91
Саенко Сергей Юрьевич, канд. техн. наук, нач. отдела, Институт физики твердого тела, материалов и технологий, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 335-68-21
Ажажа Владимир Михайлович, д-р техн. наук, проф., академик НАН Украины, директор, Институт физики твердого тела, материалов и технологий, Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», ул. Академическая, 1, Харьков, 61108, Украина. Тел./факс: (057) 335-17-39, 335-65-02
Верюжский Юрий Васильевич, д-р физ.-мат. наук, проф., директор, Научно-исследовательский институт механики быстропротекающих процессов, просп. Комарова, 1, Киев, 03058, Украина. Тел. (044) 455-49-83, тел./факс: (044) 497-72-17, 406-74-24. E-mail

Последние изменения внесены 10.07.07