ВИКОРИСТАННЯ ЛУЖНИХ СПОЛУК РІДКИХ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ ЯК АКТИВАТОРІВ ТВЕРДІННЯ ГЕОПОЛІМЕРІВ ДЛЯ КОНДИЦІОНУВАННЯ БОРАТВМІСНИХ КУБОВИХ ЗАЛИШКІВ
DOI:
https://doi.org/10.32782/geotech2024.38.03Ключові слова:
цементування, рідкі радіоактивні відходи, геополімер, гранульований доменний шлак, компаунд, межа міцності на стискАнотація
Цементування рідких радіоактивних відходів, що містять у складі кубові залишки атомних станцій у мінеральні матриці, є розповсюдженим методом кондиціонування. Зв’язуючим для цементування найчастіше застосовують портландцемент. Проте, коли відходи містять значну кількість солей, особливо боратів, якість компаундів знижується. Як альтернатива у статті розглядається питання щодо кондиціонування відходів у геополімерні матриці за допомогою лужних сполук, що входять до складу кубового залишку. Процес синтезу геополімерів поєднує в собі два етапи – попереднє руйнування матеріалів (механічне, хімічне, термічне) і створення умов для твердіння підготовлених складових. Останнє досягається в разі з’єднання матеріалів із лужними сполуками (NaOH, KOH, Na2SiO3 та ін.). У лужному середовищі утворюється геополімерна матриця, яка містить радіоактивні відходи. Після випаровування води концентрація лужних сполук відходах АЕС з реакторами ВВЕР досягає таких рівнів, що самі відходи в деяких випадках можуть сприяти утворенню геополімерів, хімічний склад і умови твердіння яких заздалегідь підготовлені. Під час дослідження матриць на основі гранульованого доменного шлаку, твердіння яких відбувалося в лужному розчині імітату боратввмісного РРВ, встановлено, що можна отримати компаунди з межею міцності на стиск близько 10 МПа. Використання синтезованих геополімерних матеріалів із залученням до їх складу гранульованих шлаків має відмінність у тому, що утворюється довговічна мінеральна матриця, здатна у своєму об’ємі міцно утримувати радіонукліди чи токсичні речовини. Для досягнення такого результату шлак має містити значну кількість аморфної високодисперсної (менш ніж 80 мкм) компоненти, яка сама по собі під час твердіння надає зразкам міцності близько 4 МПа. Подальше вивчення отриманих компаундів може визначити перспективність такого способу кондиціонування й оптимальні умови реалізації процесу.
Посилання
Ochs, Michael, et al. (2016). Cementitious materials and their sorption properties. Radionuclide and metal sorption on cement and concrete: 5–16.
Gartner, E. (2004) Industrially Interesting Approaches to “Low-CO2” Cement. Cement and Concretes Research, 34, 1489. http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.01.021.
Shi, C., Chong, L., Hu, X., Liu, X. (2015). Geopolymer: Current Status and Research Needs. Indian Concr. J. 89 (2), 49–57.
Shi, C., Shi, Z., Hu, X., Zhao, R., & Chong, L. (2015). Materials and Structures, 48, 621–628.
Кривенко П. В. Спеціальні шлаколужні цементи. Київ : Будівельник, 1992. 192 с.
Глуховский В. Д., Пахомов В. А Шлаколужні цементи та бетони. Київ : Будiвельник, 1978. 184 с.
Лужні та лужно-лужноземельні гідравлічні в’яжучі бетони (під ред. проф. Глуховського В. Д.). Київ : Вища школа, 1979. 232 с.
Кривенко П. В., Скручинська Ж. В., Коновалов Є. Е, Старков О. В. Фізико-хімічні основи іммобілізації радіоактивних відходів у мінералоподібний водостійкий камінь – Тр. Міжнар. конф. Київ, 1994. С. 929–943.
Кривенко П. В., Скручинська Ж. В., Гелевера А. Г. Утилізація та іммобілізація різних токсичних відходів. Екотехнології та ресурсозбереження. № 5. 1997. С. 62–66.
Кривенко П. В., Пушкарьова К.К., Гоц В. І., Ковальчук Г. Ю. Цементи та бетони на основі паливних зол і шлаків. Київ : Видавництво ТОВ «ІПК Експрес-Поліграф», 2012. 258 с.
Добровольська І. Ю., Голубчик П. О., Войцеховський І. Ф., Шигін С. В. Звіт «Про проведення детального аналізу причин та джерел утворення рідких радіоактивних відходів на прикладі одного енергоблоку ЗАЕС з метою розробки заходів по зниженню кількості ЖРВ», ДП НАЕК «Енергоатом»,
156 с.
ДСТУ Б В.2.7-185:2009. Цементи. Методи визначення нормальної густоти, строків тужавлення та різномірності зміни об’єму.
ДСТУ БВ. 2.7 – 187: 2009. Цементи. Методи визначення міцності на згин і стиск.
ASTM C293/C293M-10 Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam With Center-Point Loading).
Rozko, А. (2019) Fedorenko Y., Zadverniuc G. Zeolite as a component of binding materials for liquid radioactive waste conditionin. Пошукова та екологічна геохімія. № 1 (20), 29–33.
Новіков А. Д. Критерії приймання радіоактивних відходів на захоронення в спеціально обладнаному приповерхневому сховищі твердих радіоактивних відходів (СОПСТРВ). Перший етап експлуатації СОПСТРВ. Приймання РАВ від ЗПРРВ та ЗПТРВ ДСП «ЧАЕС» для захоронення в два симетричних відсіки СОПСТРВ. Редакція 5. Затверджено т. в. о. генерального директора Державної корпорації «УкрДО «Радон» – директором ДСП «Техноцентр» А. Д. Новіковим. Чорнобиль, 2009. 38 с.
