В настоящее время на АЭС и радиохимических предприятиях накоплено большое количество радиоактивных продуктов, представляющих серьезную опасность для окружающей среды. К их числу относятся водные растворы с разным уровнем удельной активности и различные по составу органические продукты, включающие отработанные экстрагенты, разбавители, ионообменные смолы и масла.

Одно из направлений повышения безопасности обращения с жидкими радиоактивными отходами (ЖРО) — создание технологии, позволяющей получать в результате их переработки твердые продукты, не представляющие угрозы для персонала и окружающей среды, пригодные для длительного хранения. Ввиду разнообразия состава и уровня активности не представляется возможным использовать для переработки ЖРО какой-то один универсальный метод.

Для решения поставленной задачи могут быть использованы различные методы, в том числе с применением полимерных материалов, способных отверждать ЖРО с образованием химически устойчивых продуктов.

В последние годы в США проводятся исследования по использованию полимерных материалов, которые в промышленном масштабе производит фирма Nochar, Inc (Indianapolis, USA). Некоторые из синтезированных полимеров прошли испытания, в том числе при обработке отходов в Хэнфорде. Успешно выполнен ряд других работ совместно с Министерством энергетики США и Министерством атомной энергетики Канады.

В 2001 г. Радиевый институт и Pacific World Trade начали исследования по определению эффективности использования полимеров для отверждения ЖРО различных типов.

Основные достоинства переработки отходов путем иммобилизации в полимерную матрицу:

1) возможность осуществления процессов иммобилизации непосредственно в емкостях и срочной локализации ЖРО в случае возникновения аварийных ситуаций на АЭС и объектах атомной и химической промышленности;

2) исключение необходимости использования специально разработанного оборудования или дополнительного источника энергии;

3) сокращение числа технологических стадий по сравнению с традиционными технологиями, а также широкий диапазон параметров ЖРО;

4) безопасность используемых полимеров для окружающей среды и здоровья населения, стойкость к биологическому разложению.

Кроме того, преимущества технологии, предусматривающей использование полимерных материалов, — их высокая химическая и радиационная устойчивость и возможность применения без какой-либо подготовки ЖРО перед отверждением. Предлагаемые материалы и технологии могут оказаться полезными и на стадии вывода АЭС из эксплуатации.

Цель представленной работы — проведение экспериментов по выбору полимерных композиций и определение оптимального соотношения массы полимера и массы ЖРО, при котором происходит полная иммобилизация образца в полимерную матрицу.

В докладе приведены результаты по иммобилизации водных и водно-органических радиоактивных отходов и некоторых видов промышленных отходов.

В результате исследований было показано, что полимеры фирмы Nochar, Inc универсальны и способны отверждать водные растворы с различной кислотностью и удельной активностью, органические жидкости (разбавители, экстрагенты), суспензии и шламы различного состава.

Предлагаемая технология очень проста по аппаратурному оформлению и вполне приемлема с точки зрения затрат, необходимых на ее реализацию.

По нашему мнению, результаты работы могут быть успешно использованы и при обращении с высокотоксичными отходами химических производств. В случае использования полимерных материалов для переработки промышленных отходов представляет интерес разработка комплексных технологий, включающих предварительное концентрирование наиболее токсичных веществ и последующую иммобилизацию полученных концентратов в полимерную матрицу.

To improve radioactive management safety, there is a need to develop and apply a technology for liquid radioactive waste processing to solid products suitable for subsequent long-term storage.

Different techniques and materials can be used to tackle this problem, including those involving the use of polymer materials capable of solidifying liquid wastes to form chemically stable solid products.

The study into the possibility of using polymer materials produced by the company Nochar, Inc (Indianapolis, USA) at commercial scale has been carried out in the USA over the past 15 years. Several of these synthetic materials have been tested by this time, including the tests on real wastes in Hanford. Some other research works have been carried out successfully with U.S. Department of Energy and with the Ministry of Atomic Energy of Canada.

In 2001, the Radium Institute and Pacific World Solutions began the research and test program to determine the effectiveness and performance of polymers for the immobilization and solidification of complex liquid radioactive waste.

The principal advantages of wastes processing through their immobilization within a polymer matrix are as follows:

1. Possibility to perform the process of waste immobilization directly in containers and possibility to urgently localize and confine radioactive wastes in case of emergency at various establishments of nuclear and chemical branches.

2. Proposed technique doesn’t require any specially designed equipment or supplementary energy supply.

3. Reduced number of technological operations as compared with conventional methods, and availability of a large range of solution composition varying parameters.

4. The polymers are non-toxic, non-hazardous and non-biodegradable.

Other advantages of polymer materials are their high chemical and radiation stability and the possibility to use polymers without any preliminary operations prior to solidification. Proposed materials and technologies may be also serviceable at the stage of NPP removing from service.

The subject of this paper is to describe the experiment aiming to identify suitable polymeric composition and define the optimum of polymer-to-waste ratio that enables the complete immobilization of a sample onto a polymeric matrix.

The results of this study showed that Nochar’s polymers have a versatile effect and are capable to solidify diverse products: aqueous solutions of various acidities and specific activities; organic liquids (solvents, extractants); suspensions and sludge of different compositions.

The proposed technology is very simple and easy to use, it doesn’t require any specially designed equipment or supplementary power supply.

In author’s opinion, this work and its results could also be applied to manage highly-toxic wastes of chemical plants. Where the use of polymeric materials is considered for the reprocessing of industrial wastes, the development of integrated technologies, including preliminary concentration of highly toxic substances and subsequent immobilization of produced concentrates in a polymeric matrix represents a special interest.