Отверждение отходов среднего и низкого уровня активност. и Средне- и низкоактивные отходы с солесодержанием более 1 гл концентрируется упариванием с последующим отверждением кубового остатка.
Некоторые из возможных методов отверждениея таких отходов представлены на рис. 3.1. Низкоактивные жидкие отходы с солесодержанием менее 1 гл, состав которых относительно постоянен, перерабатываются по технологической схеме, включающей коагуляцию, механическую и ионнообменную очистку. рис. 3.1 САО Выпарка Битумирование Цементирование Включение в пластмассу Кальцинация Остекловывание Связующие, предполагаемые для отверждения концентратов средне- и низкоактивных отходов можно разделить на три основных группы термопластичные битум и др неорганические цемент, гипс и термореактивные полиэфирные и карбамидные смолы 0. особняком стоят полимернокомпозиционные материалы, компоненты которых входят в состав второй и третьей групп. 3.1 Термопластичные связующие.
Битум Характерно и наиболее распространенная термопластичная связующае битум, представляющий собой продукт перегонки нефти и каменного угля. причина широкого распространения процесса битумирования радиоактивные отходы в том, что битум характеризуется термоплавтичнеостью, позволяющей при нагревании успешно включать его в концентраты с получением гомогенного продукта, и гидростойкостью, обеспечивающих надежную изоляцию включенных компонентов. отмечается так же меньшая чувствительность битума составу отверждаемого продукта, чем у связующих, включение отходов в которые возможно при комнатной температуре.
При введении в битум компонентов, входящих в состав концентратов отходов, свойства битума изменяются.
Изменения вызываются взаимодействием битума и наполнителей. Битумные блоки наполняют сухими радиоактивными веществами на 40-60 . Битум обладает высокими гидроизолирующими свойствами. Обычно скорость вымывания солей из него характеризуется значением 10-4 10-5 гсм2 сут 4 Включения в битумные смеси ионнообменных смол и кристаллогидратов, приводит к увеличению объема наполнителя и разбуханию смеси.
Присутствие синтетических моющих средств сульфанол пластифицирует битум, но в то же время нарушает его целостность частично переводит его в коллоидный раствор. оба эти явления уменьшают водоустойчивость конечного продукта. Для ее сохранения приходится идти по пути уменьшения степени включения компонентов в битум. Для уменьшения вымываемости радионуклидов их стремятся перевести в нерастворимую форму или закрепить на каком-либо носителе селективном сорбенте.
Так при введении в битумную смесь ферроцианида никеля для связывания цезия вымываемость данного радионуклида заметно уменьшается. 3 Скорость выщелачивания радионуклидов зависит от свойств используемых битумов. При облучении битумов скорость выщелачивания радионуклидов изменяется незначительно. Очевидно, ее изменение связано с увеличением вязкости поверхностного слоя, вызванным изменением фракционного состава битумов в результате облучения.
Битумные блоки устойчивы лишь до температуры 350 градусов. Выше этой температуры между битумом и нитратом натрия возникает химическое взаимодействие, сопровождающееся термическим эффектом. Увеличение содержания солей в битумной смеси может вызываться расслаиванием ее в разогретом состоянии при транспортировании или начальном периоде хранения. Битумная смесь, так же может являться пищей для бактерий, живущих в почве в районе хранения. Это может привести к разрушению битумных блоков и распространению хранящихся в них радионуклидов.
Один из недостатков битума его дефицитность - битум достаточно дорогой продукт, поэтому, параллельно с внедрением битума как связующего осуществляют поиск и исследования его заменителей, обладающих термопластическими свойствами гудрон, асфальт, ДМТик продукт лавсанового производства. Рассматривается так же возможность использования сравнительно дешевых добавок к битуму, которые не изменяли или улучшали бы его свойства. 3.2 Неорганические связующие.
Цемент. Включения в цемент один из основных методов отверждения как гомогенных, так и гетерогенных отходов. Причина широкого распространения цементирования негорючесть и отсутствие пластичности у отвежденного продукта, а так же простота осуществления процесса смешения концентрата отходов с цементом. Однако наряду с этим цементирование имеет ряд существенных недостатков сравнительно невысокая степень включения отвержденных компонентов в цемент, что приводит к увеличению объема продукта значительная вымываемость из цемента включенных в него компонентов наличие большого количества воды в отвержденном продукте.
При большом количестве солей в цементе его прочность заметно снижается, что приводит к опасности раскалывания блоков при транспортировке необходимо, чтобы прочность цементного камня была не ниже 10 МПа 3. Усилия исследователей направлены на устранение или сведение к минимуму этих недостатков. Для увеличения степени наполнения стремятся цементировать практически сухие концентраты.
Однако при этом так же уменьшается прочность отвержденного продукта и усложняется технология процесса. Для уменьшения вымываемости радионуклидов из цементной матрицы их обычно переводят в нерастворимые соединения или сорбируют на специальных добавках, которыми часто служат различные глинистые материалы или сланцы. Другой пусть сокращения вымываемости уменьшение пористости цементного камня. Для этого добавляют импрегнирующие вещества в основном полимеры и проводят цементирование под вакуумом.
Но эти мероприятия сокращают вымываемость на порядок и в то же время настолько усложняют технологию, что игра не стоит свеч, так как главным преимуществом процесса цементирования является простота. Практическое применение нашли добавки к цементу силиката натрия. Эти добавки улучшают практически все основные показатели цементирования прочность, степень наполнения, текучесть, совместимость с основными компонентами отходов.
Цемент дефицитный материал, поэтому прорабатывают возможность его замены более дешевыми и доступными продуктами. Одним из таких заменителей может быть шлакощелочной цементный камень. Радиационная стойкость собственно цемента высока. Радиационному воздействию в цементированных отходах подвержены содержащаяся там вода, нитраты и другие радиационно-нестойкие компоненты. Цементирование характеризуется также таким преимуществом, как способность сохранять неизменной форму цементных блоков.
Отсутствие пластичности дает возможность исключить, или упростить вопрос о затаривании отвержденного продукта. Гипс, как и цемент строительный материал, который при затворении и выдержке образует твердый камень. Поэтому его можно использовать для отверждения радиоактивных отходов. Отмечаются специфические свойства гипса с добавкой силиката натрия, как отсутствие необходимости в перемешивании после его затворения отходами непосредственно в емкости для захоронения, а также возможность включения в эту матрицу кислых отходов.
Оба эти свойства выгодно отличают гипс от цемента. Но в целом, возможность использования гипса в качестве связующего малоизучена. 4.