Стекла Для Иммобилизации Отходов Низкого И Среднего Уровней Радиоактивности

Переработка облученного ядерного топлива (ОЯТ) с целью извлечения делящихся элементов – непременное условие развития ядерной энергетики в долгосрочном плане. Препятствие в решении этой задачи – образование большого количества жидких отходов, из которых более 99% объема составляют низко- и среднеактивные отходы (НСАО). Объем высокоактивных отходов (ВАО), характеризующихся высоким тепловыделением, не превышает долей процента. Растворимость стекол при повышенных температурах делает их малопригодными для иммобилизации ВАО, изоляцию которых способны обеспечить только минералоподобные матрицы. Стекла служат идеальной матрицей для отходов низкого и среднего уровней радиоактивности (НСАО), которые характеризуются низким тепловыделением. Растворимость боросиликатных стекол при низких температурах столь мала, что даже стекла с относительно невысокой устойчивостью способны обеспечить безопасность подземных хранилищ НСАО без дополнительных инженерных барьеров. Оптимальный способ изоляции жидких НСАО – их концентрирование, иммобилизация в боросиликатных стеклах и захоронение в приповерхностных геологических хранилищах. При остекловывании 1 м3 жидких НСАО с концентрацией солей около 300 кг/м3 получается всего 0.2 м3 отходов, что в 4–6 раз меньше, чем при битумировании и в 10 раз, чем при цементировании. Экологические и экономические преимущества остекловывания НСАО определяются: 1) низкой растворимостью остеклованных НСАО в природных водах; 2) высокой степенью уменьшения объема НСАО; 3) возможностью размещения остеклованных отходов без дополнительных инженерных барьеров в приповерхностных условиях в разнообразной геологической среде; 4) хорошими прочностными характеристиками стекол, облегчающими их хранение и транспортировку; 5) а также надежными гарантиями безопасности хранилищ в долгосрочном плане. При выборе состава стекломатриц для НСАО главное внимание должно уделяться факторам, обеспечивающим высокую технологическую и экономическую эффективность остекловывания. Результаты изучения остеклованных НСАО Курской (реакторы РБМК) и Калининской (реакторы ВВЭР) АЭС после их 14-ти летнего нахождения в приповерхностном хранилище полигона НПО “Радон” подтверждают возможность обеспечения безопасности хранилищ за счет изоляционных свойств боросиликатной матрицы. Наиболее эффективным способом остекловывания является индукционное плавление в “холодном тигле” (ИПХТ). При содержании в отходах химического элемента выше его растворимости в стеклах при остекловывании образуется кристаллическая фаза и матрицей для таких отходов становится стеклокерамика. Приведена характеристика остеклованных отходов с высоким содержанием Fe; Na и Al; Na, Fe и Al; Na и B. Состав стеклофритты и ее количественное соотношение с отходами подбираются в зависимости от состава отходов. Решение этой задачи для отходов конкретного типа требует проведения серьезных лабораторных исследований.