РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИММОБИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В МАТРИЦЫ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ

Исследование процессов иммобилизации радиоактивных отходов в матрицы на основе магнезиальных вяжущих

Исследования, описанные в первой главе показали, что композиционный материал на основе ММСК для иммобилизации РАО обладает рядом преимуществ по сравнению с композиционным материалом на основе портландцемента, однако, имеет существенный недостаток — достаточно высокую скорость выщелачивания для цезия-137 (МО"³ г/(см²-сут.)) и недостаточную наполняемость сухими радиоактивными солями. С целью достижения качества компаундов в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51883-2002 и степени наполнения сухими радиоактивными солями 40% проводились эксперименты по различным технологическим приемам по отверждению ЖРО в магнезиальные матрицы.

Разрабатываемый способ отвержения ЖРО с использованием материалов на основе оксихлорида магния также включает смешение КО с хлористым или сернокислым магнием, порошком магнезитовым каустическим (ПМК-87), каталитической добавкой, глиной и водой, но отличается от известного (см. раздел 1.3.3) тремя существенными моментами.

Во-первых, отвердителями ПМК-87 являются не насыщенные растворы хлорида или сульфата магния, а твердые соли (кристаллогидраты хлорида магния или сульфата магния).

Во-вторых, для уменьшения скорости выщелачивания цезия-137 из компаундов в его состав дополнительно вводят растворы гексациано- феррага калия и нитрата никеля, образующие при смешении труднорастворимое соединение — ферроцианид никеля-калия (ФЦНК), которое является эффективным селективным сорбентом на цезий.

В-третьих, для увеличения степени наполнения компаундов в состав также вводят хлорид кальция для связывания фосфатов, оксалатов, силикатов в труднорастворимые соединения.

В экспериментах использовался порошок магнезитовый каустический ПМК-87, изготовленный по ГОСТ 1216-87.

Для затворения использовали магний хлористый шестиводный импортный по ГОСТ 7759-73 .

Каталитические углеродосодержащие добавки в виде породы шунгита, пирокарбона и белой сажи вводились в количестве 0,1-0,5 масс. % от массы вяжущего: ПМК-87 + MgCl₂.

В экспериментах использовали природные сорбенты:

• • цеолит (Ц),
• • вермикулит (В),
• • бентонит (Б),
• • природную смесь бентонита (40^45%) с цеолитом (33-35%), залегающую на территории Белгородской области (Б-Ц),
• • синтезируемый в цементной матрице ферроцианид никеля-калия (ФЦНК).

Количество сорбента в компаундах составляло, как правило, 10% от массы магнезиального цемента, при использовании ФЦНК других сорбентов в них не было. При использовании синтезированного в объеме КО сорбента ФЦНК, его плотность составляла 0,002-0,006 моль/л.

Количество хлорида кальция составляло 10-20 масс. % от массы КО.

Для сравнения поведения цезия-137 в компаундах без включения в них селективных сорбентов и эффективности сорбентов, применяющихся для его удержания, были изготовлены компаунды из ММСК и портландцемента марки 400.

Во всех экспериментах этой работы в качестве ЖРО использовались реальные кубовые остатки от установки дистилляции ЖРО с соле- содержанием 400-600 г/л, сульфат и хлорид магния марки «Ч» (ГОСТ 7759-73) и порошок магнезитовый каустический (ПМК-87), изготовленный по ГОСТ 1216-87. Этот порошок получен улавливанием пыли при обжиге природного магнезита. Он на 82-83% состоит из MgO, содержит до 2,5% СаО и 2,5% Si0₂ и имеет плотность 3,1-3,4 г/см³.