Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии остекловывания высокоактивных отходов при переработке новых типов отработанного ядерного топлива

Номер контракта: 14.604.21.0009

Руководитель: Мясоедов Борис Федорович

Должность руководителя: заведующий лабораторией радиохимии ГЕОХИ РАН

Докладчик: Винокуров Сергей Евгеньевич, зам. зав. лабораторией радиохимии ГЕОХИ РАН

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского Российской академии наук
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
алюмофосфатное стекло, высокоактивные отходы, железо, иммобилизация, коррозионная стойкость, медь, молибден, никель, остекловывание, отработавшее ядерное топливо, радиоактивные отходы, химическая устойчивость, электрическая ванная печь, электроды

Цель проекта:
Актуальность проекта – утвержденный Правительством РФ план развития атомной энергетики включает необходимость переработки всех видов образующихся и накопленных радиоактивных отходов Цель - создание научно-технических основ новой технологии остекловывания высокоактивных отходов (далее - ВАО), образующихся при обращении с ранее не перерабатывавшимся отработавшим ядерным топливом (далее – ОЯТ), а также с «историческими» ВАО атомной отрасли и отходами после реализации оборонных программ СССР

Основные планируемые результаты проекта:
1. Результаты углубленного изучения взаимосвязи структурных особенностей стекломатериалов, содержащих ВАО, с их химической устойчивостью; данные о механизме высокотемпературной кристаллизации расплавов с высоким содержанием меди, молибдена никеля, железа и сульфатов и механизме коррозии молибденовых электродов (и сплавов) в расплавах фосфатных стекол с высоким содержанием коррозионно-активных компонентов
2. Должны быть разработаны составы стекломатериалов для иммобилизации ВАО, образующихся при обращении с ранее не перерабатываемым отработавшим ядерным топливом (далее – ОЯТ), а также отходов, находящихся в хранилищах исторических жидких ВАО ФГУП «ПО «Маяк». Должна быть обеспечена достоверность результатов за счет использования современных методов физико-химических анализов и сертифицированных методик испытаний: рентгенофазовый анализ; высокотемпературная рентгенодифракция; сканирующая электронная микроскопия; инфракрасная спектроскопия; Раман спектроскопия (комбинационного рассеяния света); рентгено-абсорбционная спектроскопия; электронный парамагнитный резонанс; эффект Мэссбауэра (ядерный гамма-резонанс).
В результате проведения ПНИ должны быть получены стекломатериалы, которые будут характеризоваться следующим:
- температура варки стекла не более 1200 0С;
- скорость выщелачивания радионуклидов не должна превышать предельные значения, указанные в ГОСТ Р 50926-96 «Отходы высокоактивные отвержденные. Общие технические требования».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Синтезированы стекломатериалы и изучена их структура и свойства с использованием современных методов физико-химических анализов и сертифицированных методик испытаний. Установлено, что стекла обладают высокой гидролитической и кристаллизационной устойчивостью.
2. Впервые проведено систематическое изучение стекломатериалов для иммобилизации ранее не перерабатывавшихся ВАО.
3. Будут получены научные результаты, не имеющие аналогов в мировой практике
4. результаты будут достигнуты, ограничения и риски отсутствуют

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Атомная энергетика, ядерные технологии.
2. Перспектива использования результатов на радиохимических комбинатах ядерного топливного цикла. Результаты ПНИ могут быть использованы для разработки эффективной технологии остекловывания ВАО различного состава и происхождения.
3. Повышение радиационной безопасности технологий атомной энергетики и уменьшение отрицательного техногенного воздействия на окружающую среду и персонал
4. не определенные

Текущие результаты проекта:
1) Наблюдается строгая корреляция между расчетным и фактическим – определенным аналитически – составом стекломатериалов.
2) Получены следующие корреляции между химическим и фазовым составом стекломатериалов:
- При поступательной замене Al2O3 на сумму Fe2O3+NiO степень кристалличности образцов уменьшается при уменьшении соотношения [Al2O3]/[Al2O3+Fe2O3+NiO] от 1 до 0,6 и затем повышается при уменьшении данного соотношения от 0,6 до ~0.
- При увеличении фактора связности структурной сетки R от 2,3 до 2,9 доля ортофосфатной фазы (фаз) в образцах повышается относительно орто-пиро- (пиро-) фосфатной(ых).
- При всех рассмотренных значениях факторов R и соотношений [Al2O3]/[Al2O3+Fe2O3+NiO] железо находится в трехвалентном состоянии.
3) Установлены следующие корреляции между составом образцов и скоростью выщелачивания из них ионов Cs+:
- С увеличением продолжительности выдержки в воде скорость выщелачивания Cs снижается примерно на порядок величины.
- При увеличении значения соотношения [Al2O3]/[Al2O3+Fe2O3+NiO] средние величины скорости выщелачивания Cs возрастают.
- Увеличение скорости выщелачивания Cs с ростом значения соотношения [Al2O3]/[Al2O3+Fe2O3+NiO] более значительно в первые сутки контакта с водой, чем на 7-е и 28-е сутки.
- Скорость выщелачивания Cs из закаленных образцов в среднем примерно на 1-2 порядка величины ниже, чем из отожженных.
- Скорость выщелачивания Cs из борсодержащих образцов в среднем на порядок величины выше, чем из безборных.