CS205905B1

CS205905B1 - Boritokřemíčité sklo pro fixaci zkoncentrovaných radioaktivních odpadů

Info

Publication number: CS205905B1
Application number: CS288679A
Authority: CS
Inventors: Ela Vackova; Jarmila Ralkova
Original assignee: Ela Vackova; Jarmila Ralkova
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1981-05-29

Description

Vynález se týká boritokřemičitého skla, které lze použít pro fixaci zkoncentrovaných radioaktivních odpadů.

Jedním ze způsobů likvidace radioaktivních odpadů je jejioh solidifikace a přeměna ve skelnou nebo skelně krystalickou kompaktní hmotu, která splňuje podmínky dlouhodobého bezpečného skladování.

Je známo několik způsobů solidifikace radioaktivních odpadů a jejich přeměny na sklo nebo skelně krystalickou hmotu; tak například směs předem připraveného a rozdrceného křemičitého skla a kalcinovaných radioaktivních odpadů po promíchání a protavení vytvoří po ochlazení kompaktní skelnou nebo skelně krystalickou hmotu. Z typů používaných skel se nejlépe osvědčila boritokřemičitá skla, přestože mají celou řadu nedostatků, jako např. mohou pojmout jen malá množství kslcinátu radioaktivního odpadu a směs boritokřemičitých skel s kalcinétem radioaktivních odpadů vyžadují vysokou teplotu, nutnou k vytvoření homogenního konečného produktu. Taková teplota vyvolává technologické potíže, zvláště zvyšuje korozi materiálů, zvyšuje úlet nebezpečných radioaktivních nuklidú, atd. Kromě toho, je-li v radioaktivním odpadu hmotnostní koncentrace oxidu sodného NagO větší než 4 %, dochází k odměšování fáze, obsahující molybden. Tato odmíaená fáze strhává do sebe dlouhodobé radionuklidy cesium ^^Cs a stroncium ^°Sr a protože je rozpustná ve vodě, dochází tím k podstatnému snížení účinnosti fixačního procesu.

205 905

Zmíněné nedostatky lze odstranit nebo alespoň podstatné snížit použitím Skel podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahují následující složky v hmotnostní koncentraci: 30,0 až 85,0 % oxidu křemičitého SiOg

2,0 až 30,0 % oxidu hlinitého AlgO^

0,5 až 20,0 % alespoň jednoho oxidu ze skupiny, zahrnující oxid titaničitý TiOg a oxid zinečnatý ZnO

2,0 až 20,0 % oxidu boritého BgO-j

2,0 až 20,0 % alespoň jednoho oxidu ze skupiny, zahrnující oxid hořečnatý MgO a oxid vápenatý CaO

0,2 až 20,0 % oxidu manganatého MnO 0,2 až 20,0 % oxidu lithného LigO

Skla tohoto složení mohou pojmout kalcináty radioaktivních odpadů v hmotnostní koncentraci až 50 %. Již při teplotách nižěích než 1 000 °C lze získat homogenní hmotu. Při ochlazení roztavené směsi nedochází k odměšování fáze bohaté na molybden, a to ani v přítomnosti oxidu sodného NagO v kalcinátu v hmotnostní koncentraci až 30 %, Vyluhovatelnost dlouhodobých radionuklidů cesia ^^^Cs a stroncia ^°Sr z konečného produktu se sníží z hodnot 10 až 10' g.cm .den, udávaných pro dosud používaná bořítokřemičité.skla, obsahu“Q *2 jící fixovaný radioaktivní kal.cinát, na hodnoty 10 g.cm .den .

Složení bořitokřemičitých skel podle vynálezu je blíže vysvětleno v příkladech provedení, jež však všechny možnosti vynálezu nevyčerpévají a vynález lze uplatnit i za jiných podmínek.

Příklad 1

Sklo s hmotnostní koncentrací SiOg 30,0 %, AlgO^ 13,2 %, TiOg 12,3 %, BgO^ ^2,3 MgO 12,3 %, MnO 5,7 %, LigO 14,2 % bylo rozemleto a smícháno s kalcinátem modelového radioaktivního odpadu v hmotnostní koncentraci 30,0 %. Kalcinát obsahoval mimo jiné oxid sodný NagO v hmotnostní koncentraci 30,0 % a oxid molybdenový MoO^ v hmotnostní koncentraci 15,0 %. Tavením této směsi už přiteplotě 950 °C byl získán homogenní produkt. Výluhová-; telnost cesia ^J'Cs z tohoto produktu byla 8,32*10 g.cm .den a vyluhovatelnost stron-j cia ^®Sr byla 6,28.10^ g.cm^.den\ ;

Příklad 2 . !

Sklo o hmotnostní koncentraci SiOg 75,0 %, AlgO^ 2,0 %, TiOg 0,5 %, BgO^ H»-’

MgO 2,0 %, MnO 3,7 LigO 6,0 % bylo rozmleto a smícháno s kalcinátem modelového radioaktivního odpadu v hmotnostní koncentraci 40,0 %. Kalcinát obsahoval mimo jiné oxid sodný v hmotnostní koncentraci 30,0 % a oxid molybdenový MoO^ v hmotnostní koncentraci 15,0 %. Homogenní produkt fixace byl získán tavením této směsi při teplotě 950 °C. Radiónuklid cesia ^J Cs se vyluhoval z tohoto produktu rychlostí 6,43.10 g.cm .den ; vyluhovatelQO -9 -2 -1 nost stroncia Sr činila 4,23.10 g.cm .den

Příklad 3

Sklo s hmotnostní koncentrací Si0g56,5 %, AlgO^ 6,6 %, TiOg 2,0 %, ZnO 3,7 %, ^B2°3 MgO 5,7 %, MnO 9,0 %, LigO 10,7 % bylo rozemleto a smícháno s kalcinátem modelového radioaktivního odpadu v hmotnostní koncentraci 50,0 %. Kalcinát obsahoval mimo

205 905 jiné oxid sodný NagO v hmotnostní koncentraci 30,0 % a oxid molybdenový MoO^ v hmotnostní koncentraci 15,0 %. Homogenní produkt byl získán tavením směsi při teplotě 860 °C.

1^7 —8 —2 —1

Rychlost vyluhování cesia ^J'Cs z tohoto produktu činila 7,38.10 g.cm .den a rychlost

QO —9 —2 —1 vyluhování stroncia ’ Sr byla 6,41.10 ⁷ g.cm .den .

Příklad 4

Sklářský kmen, složením odpovídající sklu s hmotnostní koncentrací SiO₂ 46,6 %,

A1₂O₃ 5,6 %, TiO₂ 2,0 %, B₂O₃ 20,0 %, MgO 3,0 %, CaO 2,9 %, MnO 5,7 %, Iá₂0 14,2 %, byl smíchán s kalcinátem modelového radioaktivního odpadu v hmotnostní koncentraci 35,0 Kalcinát obsahoval mimo jiné oxid sodný Ne₂0 v hmotnostní koncentraci 27,4 % a oxid molybdenový v hmotnostní koncentraci 7,9 %. Homogenní produkt byl získán tavením této směsi při teplotě 800 °C. Vyluhovatelnost radionuklidu cesia z tohoto produktu činio -»2 — 1. 90 —9 —2 —1 la 6,54.10 g.cm .den a vyluhovatelnost stroncia Sr byla 7,13.10 g.cm .den .

Claims

Předmět vynálezu

Boritokřemičité sklo pro fixaci zkoncentrováných radioaktivních odpadů vyznačující se tím, že obsahuje následující složeky v hmotnostní koncentraci:

30,0 až 85,0 % oxidu křemičitého Si0₂
2,0 až 30,0 % oxidu hlinitého Al₂0₃

0,5 až 20,0 % alespoň jednoho oxidu ze skupiny, zahrnující oxid titaničitý TiO₂ a oxid zinečnatý ZnO

2,0 až 20,0 % oxidu boritého B₂0₃

2,0 až 20,0 % aléépoň jednoho oxidu ze skupiny, zahrnující oxid hořečnatý MgO a oxid vápenatý CaO

0,2 až 20,0 % oxidu manganatého MnO 0,2 až 20,0 % oxidu lithného LigO