USE OF ALKALINE COMPOUNDS RADIOACTIVE WASTE AS GEOPOLYMER HARDENING ACTIVATORS IN BORON-BEARING STILL RESIDUES CONDITIONING
DOI:
https://doi.org/10.32782/geotech2024.38.03Keywords:
cementation, liquid radioactive waste, blast furnace slag, compound, compressive strengthAbstract
Cementation of waste, including liquid radioactive waste (LRW), in a mineral matrix is considered an efficient method of waste conditioning for further waste disposal in near-surface storage facilities. Portland cement is widely used as a cementing binder. Though, when waste contains a significant amount of salts, especially borates, the quality of cementation decreases. The option is cementation of waste into geopolymer matrices that are characterized by increased chemical resistance, can strengthen with time, and are more cost-effective. The geopolymer formation process combines two stages – preliminary destruction of the materials (mechanical, chemical, thermal) and creation of conditions for hardening of the obtained materials. The latter is achieved when the materials are combined with alkalis (NaOH, KOH, Na2SiO3, etc.). In an alkaline environment, a geopolymer matrix which contains waste is formed. After evaporation of water, the concentration of alkalis in the still residue waste from nuclear power plants with VVER reactors reaches such levels that the residues themselves can in some cases form geopolymers, the chemical composition and hardening conditions of which are prepared in advance. Thus, the boron-bearing LRW conditioning with alkalis contained in the waste and the conditions under which this process may take place is considered. During the study of compounds based on granulated blast furnace slag from the Mariupol Metallurgical Plant, the hardening of which was carried out with alkalis of imitation boron-bearing LRW, it was found that it is possible to obtain compounds with a compressive strength of about 10 MPa. Further study of the normalized indicators of the obtained compounds can determine the possible perspective of this method of conditioning.
References
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.
