CS209776B1

CS209776B1 - Method of binding-fixation of radioactive waste

Info

Publication number: CS209776B1
Application number: CS165979A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Novak
Original assignee: Miroslav Novak
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1981-12-31

Abstract

Řešení se týká způsobu váhání radioaktivního odpadu za účelem snížení jeho vyluhovatelnosti a ke zvýšení tepelné stálosti. Radioaktivní odpad se dokonale smísí se slídou typu cinvaldit v poměru 20 až 50 % hmot. radioaktivního odpadu a 50 až 80 % hmot. oinvalditu a takto upravená směs se taví při teplotě 1090 až 1380°C.The solution concerns a method of weighing radioactive waste in order to reduce its leachability and increase thermal stability. The radioactive waste is thoroughly mixed with cinvaldite type mica in a ratio of 20 to 50 wt. % radioactive waste and 50 to 80 wt. % oinvaldite and the mixture thus prepared is melted at a temperature of 1090 to 1380°C.

Description

Vynález řeší vázání-fixaci radioaktivního odpadu za účelem snížení jeho vyluhovatelnosti a ke zvýšení tepelné stálosti. Rozvoj výroby energie v jaderných elektrárnách naráží na některé problémy. Jejich původ je nutno hledat i v dosud ne zcela vyřešené otázce odstraňování radioaktivních odpadů, které vznikají při provozu jaderných reaktorů. Např. z 1 tuny uranu jako jaderného paliva vzniká 35 kg nukleárního popela. Tento vysoce aktivní odpad je nutno likvidovat.The invention solves the binding-fixation of radioactive waste in order to reduce its leachability and to increase thermal stability. The development of nuclear power generation is facing some problems. Their origin must also be sought in the not yet fully resolved issue of the disposal of radioactive waste arising from the operation of nuclear reactors. E.g. 1 tonne of uranium as a nuclear fuel produces 35 kg of nuclear ash. This highly active waste should be disposed of.

Dosud byly provedeny zkoušky s ukládáním radioaktivních odpadů v kontejnerech ze žáruvzdorné oceli buá do vytěžených dolů^nebo na mořské dno. Bylo dokázáno, že je značné nebezpečí koroze obalu a tím vzniká možnost zamořit jak pitnou,tak i mořskou vodu. Je proto snaha vyvinout jinou technologii fixace radioaktivního odpadu. Byly provedeny pokusy zatavit ho do různých typů skel a tlm zvýšit jeho hydrolytickou odolnost a tepelnou stálost.Tests have so far been carried out with the disposal of radioactive waste in the refractory steel containers either in the mined mines or on the seabed. It has been shown that there is a significant risk of corrosion of the packaging, thus creating the possibility of contaminating both drinking and sea water. There is therefore an effort to develop a different technology for fixing radioactive waste. Attempts have been made to seal it in various types of glass and to increase its hydrolytic resistance and thermal stability.

Tato skla nemají vysokou hydrolytickou odolnost, neboí základ skel tvoří fragmenty tetraedrů /SiO^/^”, v jejichž dutinkách jsou umístěny kationty jako modifikátory alkalických iontů. Kyslík, procházející z modifikátorů,vchází do mřížky tak, že přerušuje spojeni mezi tetraedry /SiO./^^-, které pak nejsou navzájem vázány všemi čtyřmi vrcholy. Zavedením módi4fikátorů vzniknou tedy v určitých místech mříže tetraedřů /SiO^/+ místo kyslíku můstkového dva kyslíky nemůstkové.These glasses do not have a high hydrolytic resistance because the glasses are based on fragments of tetrahedrons (SiO2) in which cavities are placed as cations as alkali ion modifiers. The oxygen coming from the modifiers enters the lattice by breaking the connection between the tetrahedra (SiO2 ⁾ , which are then not bound to each other by all four peaks. Thus, by introducing the modifiers, two bridged oxygen species are formed at certain points of the tetrahedral lattice (SiO2) + instead of the bridge oxygen.

Tim se oslabí vazební síly, což se projeví snížením teploty měknutí křemičitého skla, ale důsledkem volného uložení alkalických iontů je, že při vyěších teplotách může jejich část ze skla vytékat ve formě par nebo snadno se vyluhovat ve vodě a tím umožnit difúzi 90 radioaktivních prvků. Na základě stanovení difúzního koeficientu Sr bylo zjištěno, že vyluhovatelnost vzniklého produktu je nad hranicí přípustného bezpečnostího limitu. Použití čediče a jemu podobných hornin jako fixační médium bylo zkoušeno a bylo' zjištěno, že teplota tavení těchto materiálů je značně vysoká a při zatavení vysoce aktivních odpadů z tuzemských surovin, které obsahují velké množství sloučenin hořčíku a hliníku, vznikne značné heterogenní hmota s vysokým bodem tání a se značnou vyluhovatelnost!.This weakens the binding forces, which results in a lowering of the softening temperature of the silica glass, but as a consequence of the free deposition of alkali ions, at higher temperatures a portion of the glass may leak out of the glass in vapor form or readily leach in water. Based on the determination of the diffusion coefficient Sr, it was found that the leachability of the resulting product was above the permitted safety limit. The use of basalt and rock-like rocks as a fixation medium has been tested and found to have a high melting point and that high-point heterogeneous masses are formed when high-grade waste materials containing large amounts of magnesium and aluminum compounds are sealed. melting and with considerable leachability !.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob vázání - fixace radioaktivního odpadu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že radioaktivní odpad se dokonale smísí se slídou typu cinvaldit v poměru 20 až 50 % hmot. radioaktivního odpadu a 50 až 80 % hmot. cinvalditu a takto upravená směs se taví při teplotě 1090 až 1380 °C.The above mentioned drawbacks are eliminated by the method of binding - fixation of radioactive waste according to the invention, which consists in that the radioactive waste is perfectly mixed with mica of the type cinvaldit in the ratio of 20 to 50% by weight. % of radioactive waste and 50 to 80 wt. cinvaldite and the mixture thus treated is melted at a temperature of 1090 to 1380 ° C.

Slída typu cinvaldit přibližného molekulárního vzorce 2 (LiK) Fe0.3A1₂0-j.5SiO₂, patří mezi silik.áty, v nichž substituce křemíku jiným kovem v tetraedrických vrstvách /SiO^/^~ způsobuje nerovnost valencí. Přebytek záporného náboje vyrovnávají pak kationty, které sedí v mezivrstevních prostorách. Jsou to hlavně draslík a lithium, které svou velikostí velice dobře zapadají do dutin mezi dvěma vrstvami tetraedrů /SiO^/.Mica Type zinwaldite approximate molecular formula 2 (LAK) Fe0.3A1 ₂ 0 _j.5SiO-2, among silik.áty in which another metal of substitution of silicon in the tetrahedral layer / SiO ^ / ^ ~ causes inequality valences. The excess of negative charge is compensated by cations which sit in the interlayer spaces. They are mainly potassium and lithium, which by their size fits very well into the cavities between two layers of tetrahedra (SiO2).

Přítomné draselné a lithiové ionty snižují bod tání slídy v strukturním uspořádání cinvalditu a přitom nedochází k těkání a vyluhovatelnost! alkalických iontů, jak je tomu v případě skel. Dále jsou uvedeny příklady podle vynálezu, přičemž množství jednotlivých složek je uvedeno ve hmotnostních procentech.The potassium and lithium ions present reduce the melting point of mica in the structure of cinvaldite, while avoiding volatility and leachability! alkaline ions, as is the case with glasses. The following are examples of the present invention wherein the amounts of the individual components are given in percent by weight.

Příklad 1 cinvalditu 80 %, radioaktivního odpadu 20 %, teplota tavení 1090 °C.Example 1 cinvaldite 80%, radioactive waste 20%, melting point 1090 ° C.

Příklad 2 cinvalditu 65 %, radioaktivního odpadu 35 %, teplota tavení' 1150 °C.Example 2: cinvaldite 65%, radioactive waste 35%, melting point 1150 ° C.

Příklad 3 cinvalditu 50 %, radioaktivního odpadu 50 %, teplota tavení 1380 °C.Example 3 cinvaldite 50%, radioactive waste 50%, melting point 1380 ° C.

Claims

Method of binding-fixation of radioactive waste to reduce its leachability and to increase thermal stability, characterized in that the radioactive waste is blended perfectly with cinvaldite mica in a ratio of 20 to 50% by weight of radioactive waste and 50 to 80% by weight of cinvaldite and the mixture thus treated is melted at a temperature of 1090 to 1380 ° C.