CZ2006265A3

CZ2006265A3 - Zpusob solidifikace radioaktivních a nebezpecnýchodpadu

Info

Publication number: CZ2006265A3
Application number: CZ20060265A
Authority: CZ
Inventors: Hron@Petr; Polívka@Petr; Vokál@Antonín
Original assignee: Ústav jaderného výzkumu Rež, a.s.
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-07
Also published as: CZ298995B6

Abstract

Pri provádení zpusobu solidifikace radioaktivnícha nebezpecných odpadu, zejména vlhkých radioaktivních odpadu, napríklad vysycených iontomenicu nebovlhkých kalu z jaderných elektráren, s použitím polysiloxanu, se kapalný polysiloxan, vulkanizujícípri teplote okolního prostredí kondenzacními reakcemi pomocí vícefunkcních alkoxysilanu, za katalýzy smíchá a zhomogenizuje s plnivem a polymerní látkou amfipatické povahy v koncentraci 0,05 až 10 % hmotn., nesoucí ve své molekule zároven hydrofilníi hydrofobní skupinu, a to v pomeru 100 hmotn. dílu polysiloxanu na 5 až 150 hmotn. dílu plniva, a takto pripravená báze se smíchá s 10 až 80 % hmotn. vlhkých odpadu, obsahujících 5 až 80 % hmotn. vody, nebo s až 90 % hmotn. vysušených odpadu.

Description

Způsob soiidifikace radioaktivních a nebezpečných odpadů

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu soiidifikace radioaktivních a nebezpečných odpadů pomocí polymerních směsí na bázi polysiloxanu.

Dosavadní stav techniky

Při využívání nových technologií v průmyslu, výzkumu či zdravotnictví mohou vznikat odpady, které jsou nebezpečné pro člověka či životní prostředí. Nejobvyklejším způsobem zneškodnění obou typů odpadů je jejich úprava, tj. soiidifikace, vložení do obalu, a trvalé uložení do úložišť radioaktivních odpadů či na skládky nebezpečných odpadů. V současné době jsou pro solidifikaci radioaktivních i nebezpečných odpadů využívány zejména matrice na bázi cementu, jež představují nejjednodušší a nejlevnější způsob jejich úpravy. Široce se využívá i bitumen, především pro imobilizaci nízko a středně aktivních odpadů z jaderných elektráren. Směsi na bázi borosilikátového skla se využívají pro soiidifikace vysoce aktivních odpadů, jako jsou například odpady vznikající při přepracováni vyhořelého jaderného paliva. V současné době se začínají uplatňovat i další matrice jako jsou syntetické polymery, alkalicky aktivované materiály (geopolymery), nebo syntetické horniny. Tyto nové materiály výrazně rozšiřuji současné možnosti imobilizace nebezpečných a radioaktivních odpadů.

Všechny matrice mají své výhody i nevýhody. Výhodou cementuje to, že jde o běžně dostupný a levný materiál. Jeho nevýhodou pro soiidifikace odpadů je zejména to, že se, v závislosti na jeho kompatibilitě s odpadem, zvyšuje objem odpadu. Například obsah vysycených intoměničů z jaderných elektráren v cementových směsích není zpravidla větší než 15 % hmotnostních. Pro řadu odpadů obsahujících vysoký obsah solí je získaný produkt nekvalitní a málo odolný. Některé látky obsažené v odpadu, jako například boritany, retardují proces tuhnutí. Limitující je také obsah organických látek. Loužitelnost kontaminantů z cementových směsí je značně závislá na obsahu naplněni, poměru vody k cementu a dalších faktorech. Voda může lehce pronikat do cementu a kontaminanty, jež jsou v cementu pouze obklopeny, po kontaktu s vodou jsou uvolněny do prostředí difúzí.

Na rozdíl od cementace nedochází při použití bitumenu jako zpevňující matrice k nárůstu objemu odpadu a značně se snižuje i loužitelnost kontaminantů v důsledků velmi pomalé difúze vody do bitumenu. Nevýhodou využití bitumenu je jeho velmi nízká pevnost v tlaku. Některé bitumenové směsi vytékají ze sudů po poškození kovových obalů. Velkou nevýhodou bitumenu je i to, že představuje snadno hořlavý materiál, jenž se může i samovolně vznítit v případě, že v odpadu jsou obsaženy oxidační látky.

·· ····

_ _ ·· · ·· ·· ·· ··· · · · ···· · ··· · ···· • · · ··*···· ·· · • · · · ···· • ··· ·· · ·· ··

Solidifikace odpadů skleněnou matricí neboli vitrifikace se využívá průmyslově především pro imobilizaci zbytků z přepracování vyhořelého jaderného paliva ve Francii, Velké Británii či Rusku. Používají se zejména borosilikátová skla, která mohou mít značnou variabilnost matričního složeni, zvláště v obsahu oxidu křemičitého, boritého a alkálii. V USA se studuje možnost využiti vitrifikace i pro solidifikaci nízko a středně aktivních odpadů, odpadů smíšených či odpadů obsahujících pouze těžké kovy. Výhodou vitrifikace proti nízkoteplotním způsobům solidifikace je nízká hodnota loužitelnosti a výrazná redukce objemu odpadů. Nevýhodou tohoto způsobu solidifikace jsou poměrně vysoké náklady, potřebné zejména na optimalizaci procesu vitrifikace a řešeni řady problémů, jako je vznik toxických či radioaktivních plynů či koroze zařízení při nitrifikaci, probíhající za vysokých teplot.

Dalším typem matric jsou takzvané geopolymery. Jsou připravovány alkalickou aktivací kaolinitických prekurzoru či vhodných popílků za vzniku téměř amorfní trojrozměrné anorganické polymérní struktury, která je tvořena alkalickými hydratovanými aluminosilikáty. Jejich struktura závisí na typu polymerace a na poměru Si/Al v konečném produktu. Výtečnými vlastnostmi geopolymerů jsou nehořlavost, odolnost vůči vysokým teplotám a vůči agresivnímu prostředí, nízká porosita, hutná mikrostruktura, odolnost proti rozmrazovacím cyklům a nízká permeabilita. Loužitelnost kontaminantů z geopolymerů je zpravidla menší než při použití cementových matric. Určitou nevýhodou geopolymerů je skutečnost, že tato pojivá nebyla dosud uplatněna v širším měřítku pro solidifikaci radioaktivních ani nebezpečných odpadů a i to, že se jedná o materiál, jež se zatím nevyrábí ve větším množství průmyslově.

Od konce 70. let dvacátého století probíhá vývoj forem odpadu, založených na krystalických formách syntetických hornin. Tyto formy jsou určeny zejména pro solidifikaci vysoce aktivních odpadů z přepracování vyhořelého jaderného paliva a dnes vyvstává jejich potenciální využiti pro solidifikace zbytků z možných aplikací transmutačních technologií.

V posledních přibližně 15 letech byl ve vývoji těchto materiálů učiněn poměrně značný pokrok. Jde však o poměrně nákladnou technologii, jež zatím nebyla uplatněna v praxi.

Kromě anorganických matric se pro solidifikaci radioaktivních i nebezpečných odpadů mohou využít i různé typy syntetických, organických polymerů, jako jsou polyetylén, epoxidové pryskyřice, vinyl-styrenové pryskyřice či polymery na bázi siloxanů. Loužitelnost kontaminantů z polymerních matric je obecně velmi malá. Na rozdíl od anorganických matric však mohou být citlivé k mikrobiologické, radiační či tepelné degradaci.

·* 9999 • · • »·#

9 9

9 9 919 9 9 9

9 9 9 • · · • 9999

·

9 9

9

99

Chemicky i radiačně velmi odolnými syntetickými polymery jsou polysiloxany, známé pod obecně používaným názvem silikony. Tento typ látek představuje přechod mezi organickými a anorganickými polymery. Polymery na bázi polysiloxanu jsou netoxické a nehořlavé materiály, odolávající krátkodobě teplotám až 500 °C.

Předností jejich využití pro solidifikaci odpadů je i to, že jde o jednoduchý systém, při němž se kapalná silikonová polymerní směs s přísadami pro síťování smíchá spolu s odpadem při pokojové teplotě. Rychlost síťování lze měnit v širokých časových mezích. Síťováním vznikají vazby Si-O-Si, jež fyzikálně fixují kontaminanty v polymeru. Výběrem vhodných směsí siloxanové polymerní matrice je možno obsáhnout širokou škálu vlastností konečného produktu od flexibilního materiálu podobného pryži až po pevný, tvrdý materiál. Polymery na bázi silikonu jsou při běžné teplotě kapalné 0'ejich viskozitu však lze měnit rozsahu mnoha řádů), což umožňuje jejich snadné smíchání s odpadem. Radiačně odolný „geopolymer“ na bázi syntetického silikonového polymeru byl vyvinut v Kurčatově institutu v Moskvě pro solidifikaci radioaktivních odpadů z havárie jaderné elektrárny v Černobylu (Reid S., EKOR (tm) A silicon-based geocomposite sealerfor radioactive wastes, WM 01 Conference, February 25-March 1, 2001, Tucson, AZ). Je uváděno, že tento materiál odolává jak záření, tak i řadě chemikálií včetně roztoku kyseliny sírové o pH = 1,25. Je označován jako EKOR™ či NuPac™. Jeho chemické složení a způsob přípravy však nejsou uváděny. Jde však s velkou pravděpodobností o syntetický materiál na bází silikonového polymeru, síťovaného vodou za přídavku katalyzátoru. Nejsou však známy bližší podrobnosti o složení tohoto materiálu. Metoda pro úpravu nebezpečných odpadů použitím polymeru na bázi silikonu je obsahem patentového spisu WO 00/07195 (METHOD FOR ENCAPSULATION AND STABILIZATION OF HAZARDOUS AND RADIOACTIVE MIXED WASTES USING POLYSILOXANE). V tomto dokumentu je výslovně uvedeno, že tento způsob je vhodný pouze pro suché odpady. Spočívá ve využiti komerčních silikonových směsí, síťujících při pokojové teplotě.

Cílem předloženého vynálezu je solídifikace zejména kontaminovaných iontoměničú nebo kalů, které patří k semi-kapalným odpadům s vysokým obsahem vody, kterou je obtížné odstranit bez dlouhodobého sušení při zvýšené teplotě, lontoměniče se často využívají právě k zachycování kontaminantů obsažených ve vodě. Po vyčerpání jejich kapacity se z nich v závislosti na typu a množství kontaminantů stávají radioaktivní či nebezpečné odpady různého typu nebezpečnosti, lontoměniče kontaminované radionuklidy v jaderných elektrárnách se v řadě zemí považují za středně aktivní odpady. Patří k odpadům, jež se velmi obtížně solidifikují běžnými matricemi, jako je cement. Možný obsah odpadu ve směsi s matricí (v dosud známých systémech) je zpravidla max. 20 % hmotn.

• · · · • · • · • · · ·

• · · · ·

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je způsob solidifikace radioaktivních a nebezpečných odpadů, zejména vlhkých radioaktivních odpadů, například vysycených iontoměničů nebo vlhkých kalů z jaderných elektráren, s použitím polysiloxanů. Podstata vynálezu spočívá vtom, že kapalný polysíloxan, vulkanizující při teplotě okolního prostředí kondenzačními reakcemi pomocí vícefunkčních alkoxysilanů, se za katalýzy smíchá a zhomogenizuje s plnivem a látkou amfipatické povahy v koncentraci 0,05 až 10 % hmotn., nesoucí ve své molekule zároveň hydrofilní i hydrofobnl skupinu, a to v poměru 100 hmotn. dílů polysiloxanů na 5 až 150 hmotn. dílů plniva, načež se takto pňpravená báze smíchá s 10 až 80 % hmotn.vlhkých radioaktivních nebo nebezpečných odpadů, obsahujících 5 až 80 % hmotn. vody, nebo s až 90 % hmotn. vysušených odpadů. Pro stanoven! obsahu vlhkosti odpadů se udává rozdíl hmotnosti před a po sušení při 105 stupních Celsia po dobu 2 hodin ve vrstvě do 2 mm a vyjadřuje se v % původní hmotnosti. Vysušené odpady se získávají tímto postupem.

Kapalným polysiloxanem může být polydiorganosiloxan o viskozitě 500 až 60000 mPa.s. Plnivem může být neaktivní plnivo, vybrané ze skupiny látek, zahrnujících křemelinu, křídu, baryt a kaolin. Alternativně může být plnivem ztužující plnivo, vybrané ze skupiny látek, zahrnujících křemičitany, oxid křemičitý, oxid zinečnatý nebo titaničitý, kopolymery butadienu, fenolické pryskyřice, nebo kombinace ztužujícího plniva a neaktivního plniva, v množství 5 až 50 hmotn. dílů na 100 hmotn. dílů polysiloxanů.

Látkou amfipatické povahy může být sloučenina, vybraná ze skupiny tzv. micelámích koloidů, a to ionogenních anionaktivních, ionogennich kationaktivních, ionogenních amfoterních a neionogenních a ve vodě rozpustných nesíťovaných nebo síťovaných polymerů, zahrnující polyakrylamid, kyselinu polyakrylovou, polyvinylalkohol, polyvinypyrrolidon.

Ve výhodném provedení předloženého vynálezu, které se týká způsobu solidifikace iontoměničů, se smíchá 30 hmotn. dílů směsi silně bazického gelového anexu a silně kyselého katexu v poměru 2 :1 o vlhkosti 50.76 % se směsi polysiloxanů α,ωdihydroxypolydimethylsiloxan o viskozitě 1500 + 100 mPa.s a křemeliny o poměru 100 hmotn. dílů a 30 hmotn. dílů, 1 hmotn. dílem polymerního hydrogelu na bázi řídce sesíťovaného polyakrylamidu a 6 hmotn. díly směsi dekaethoxytetrasiloxanu a dibutylcín dilaurátu (katalyzátoru C21).

Způsob úpravy odpadů podle vynálezu je vhodný nejenom pro vysušené odpady, ale i pro vlhké odpady, obsahující až 80 % hmotnostních vody, jako jsou například iontoměniče.

Velkou výhodou tohoto vynálezu je zejména to, že je možno dosáhnout velmi vysokého • · · · · · • · ·

naplnění až 90 % hmotn., vztaženo na sušinu odpadu, velmi jednoduchou technologii, spočívající ve smícháni polysiloxanu, vhodného plniva, vulkanizačního systému, amfipatických látek a odpadu při normální teplotě. Možností značného naplnění odpadem ve srovnání s jinými způsoby solidifikace lze ušetřit náklady na vlastní uložení odpadů, což je významné zejména v případě odpadů radioaktivních. Vysoké naplnění odpadem umožňuje elasticita polysiloxanové matrice, která snáší bez ztráty kompaktnosti, tvaru a bez vzniku trhlin velké objemové změny, související s možnou změnou obsahu vody v odpadech. Výsledný ekonomický efekt celé technologie závisí na poměru ceny za materiál a ceny za uložení odpadu. Polymery na bázi polysiloxanu jsou sice dražší než běžné cementy, ale vzhledem k tomu, že mohou přijmout více než trojnásobné množství odpadů než cementové matrice a že jde o velmi jednoduchou technologii probíhající při pokojové teplotě, může být celková cena za zneškodnění odpadů menší než při použití levných matric. Navíc kontaminanty jsou - na rozdíl od běžné solidifikace cementovou směsí - pevně vázány v polymerní síti vysoce chemicky i radiačně odolného polymeru, což značně snižuje pravděpodobnost expozice obyvatelstva kontaminanty. Výhodou je také snadná dostupnost běžných základní surovin. Rovněž je výhodné, že zpracovatelský proces může probíhat na běžném gumárenském zařízení.

Příkladem zpracovávaného odpadu mohou být vysycené iontoměniče či kaly z jaderných elektráren, obsahující rozpustné radionuklidy, jako je radioaktivní cesium, či jiné radioaktivní nebo neradioaktívní kontaminanty. Přípravu směsí je možno realizovat běžnými způsoby míchání vzhledem k nízké viskozitě kapalné polysiloxanové předsměsi - baze. Taje připravena postupem obvyklým při přípravě kapalných polymerních disperzí, například na třecím tříválci. Za možný postup ztužení odpadu lze považovat smíchání kapalné polysiloxanové baze s odpadem na běžném zařízení po předcházejícím (nebo následném) zamíchání katalyzátoru. Obsah odpadu ve směsi vztažený na sušinu odpadu může být až 90 % hmotn. v závislosti na obsahu vody v odpadu. Výsledný produkt obsahuje 10 až 90 % hmotnostních kontaminovaného odpadu, 10 až 90 % hmotnostních směsi polysiloxanu, plniva a látky amfipatické povahy a potřebné množství směsi síťujícího prostředku a katalyzátoru, umožňující vulkanizaci polysiloxanu.

Přehled obrázků

Vynález je blíže osvětlen na připojeném obrázku, na kterém jsou zobrazeny výsledné produkty úpravy vlhkých iontoměničů polysiloxanem po jejich ponoření do vody.

·« ···· • ·

Příklady provedeni vynálezu

Příklad 1.

Způsob solidifikace vlhkého iontoměniče pomocí polysiloxanu a plniva

Jako modelový odpad byla použita směs silně bazického gelového anexu typu I a silně kyselého katexu, výrobce Puroiite. Poměr katexů a anexů byl 2 :1. Obsah sušiny ve směsi vlhkých ionexů byl 50,76 % hmotn. lonexy mají tvar kuliček o zrněni 0,3 až 1,2 mm.

K experimentu byly použity následující materiály:

Lukopren N 1000, α,ω-dihydroxypolydimethylsiloxan, viskozita 1.500 ± 100 mPa.s, viskozitnl průměr molární hmotnosti M=30.000 [g/mol], výrobce Lučební závody a.s.Kolín;

Aerosil 200, pyrogenní SiO₂, světlé ztužující plnivo bez povrchové úpravy, měrný povrch BET 175±25 m²/g, hustota 2200 kg/m³, střední velikost primárních částic 10-40 nm, pH vodného výluhu 4,3, výrobce Degussa, Německo;

Celíte Superfloss, křemelina, přírodní amorfní SiO₂, mírně ztužující plnivo, měrný povrch BET 5-10 m²/g, velikost částic 2-4 pm, hustota 2270kg/m³, pH vodného výluhu 7, výrobce Johns Manville Products Corp., USA.

Plnivy mohou rovněž být neaktivní plniva ze skupiny látek zahrnujících oxid křemičitý například Sikron SF 600 měrný povrch BET 4,4 m²/g, velikost částic 3 pm, hustota 2200 kg/m³ výrobce Quarzwerke Gmbh, Německo, křídu, srážený uhličitan vápenatý - například povrchově neupravený OMYACARB 2 VA, hustota 2650 - 2700kg/m³, velikost částic 0,1-3 pm, pH vodného výluhu 10, výrobce Omya, Německo, baryt a kaolin, dále pak ztužující plniva zahrnující křemičitany, oxid křemičitý - například pyrogenní typy vykazující měrné povrchy BET v rozsahu 50 - 400 m²/g, oxid zinečnatý nebo titaničitý, kopolymery butadienu, fenolické pryskyřice, nebo kombinace ztužujících a neaktivních plniv, v množství 5 až 50 hmotn. dílů na 100 hmotn. dílů polysiloxanu.

Katalyzátor C21, směs dekaethoxytetrasiioxanu a dibutylcin dilaurátu v hmotnostním poměru 3:1, síťovadlo a katalyzátor kondenzačních reakcí silanolových skupin, dodavatel Lučební závody a.s. Kolín;

Amfipatická látka - polymerní hydrogel na bázi řídce sesíťovaného polyakrylamidu. Amfipatickou látkou může být rovněž sloučenina, vybraná ze skupiny micelárních koloidů, a to ionogenních anionaktivních - například laurylsuifonan draselný, ionogenních kationaktivnich - například triethylhexadecylamoniumjodid, ionogenních amfoterních například lecitin, neionogenních - například ze skupiny polyethylenoxydů a ve vodě rozpustných nesíťovaných nebo síťovaných polymerů, zahrnující polyakrylamid, kyselinu polyakrylovou, polyvinylalkohol, polyvinypyrrolidon.

·» ···· • 4 • ··· • 4 · • 4

4* 4 • ·· • 4 4 4 • 4 4444

4 4 • 4 4 • · · · 444 • 4 4 4 4

4 4 4 • 4 «4

Byla připravena řada směsí silikonového polymeru s plnivy (bázi), smícháním a homogenizací na třecím tříválci. Složení je uvedeno v Tabulce 1.

Tabulka 1 : Skladba směsí

Označení směsi	Lukopren N 1000	Aerosit 200	Křemelina
	[hm.dílú]	[hm.dílú]	[hm.díiů]
Baze A	100	7,5	-
Baze K	100	-	30
Baze A+K	100	4,0	15

V tabulce 2 je uvedena skladba směsi baze s odpadem a katalyzátorem,

Tabulka 2. Skladba směsi baze z tabulky 1 a ionexu (vztaženo na sušinu) složka [hm. dílů] baze (A, K, A+K) 100 lonex katalyzátor C21 Polymemí hydrogel

Průběh vulkanizace je popsán v Tabulce 3.

Tabulka 3: Výsledky průběhu vulkanizace

Baze	Etapy vulkanizace			Vulkanizát
				použitelný
K	během 20 minut vznik gelu,	,po 24h	hotový,	ANO
	nelepivý vulkanizát
K+A	během 30 minut vznik gelu, nelepivý vulkanizát	po 24h	hotový,	ANO
A	během 90 minut vznik gelu,	po 24h	hotový,	ANO

nelepivý vulkanizát

Všechny vzorky zůstaly kompaktní i po více než třicetidenním ponoření do vody. Přírůstek hmotnosti nebyl vyšší než 1,7 % hm. V případě, že byl pro zkoušky použit neplněný polysiloxan jako matrice ve směsi s ionexem o obsahu vody 50 % , proběhla sice vulkanizace kompozitu bez problémů, avšak během vulkanizace došlo k sedimentaci

kulových částic ionexu. Kromě toho přítomnost (i poloztužujícího) plniva ve směsi prokazatelně zlepšuje mechanické vlastnosti vulkanizované baze. Byla tak potvrzena dříve uvedená nutnost použití plniv při přípravě polysiloxanové matrice - baze.

Přiklad 2.

Příprava vysoce plněného kompozitu pomoci báze K

Báze K uvedená v příkladu 1 v tabulce 1 byla smíchána s vlhkým (I) a suchým iontoměničem (S) popsaným v příkladu 1. Tabulka 4 uvádi skladby směsí obsahujících bázi K a nemletý vlhký a sušený iontoměnič a průběh vulkanizace.

Tabulka 4: Skladba směsí a průběh vulkanizace vysoce plněných směsí

Označe	ní báze K	I C21	Průběh vulkanizace
vzorku	(hmot. díly)	(hm.d./%)	(hm.d.)	zpracovatelnost	(min.) gel	vulkanizát
M70	100	233/70	18,5	5	25	= 600
M 75	100	300/75	24,0	5 .	20	= 600
M80	100	400/80	30,0	2	10	= 600
S	100	250/71	18,5	15 —	60	= 600

Všechny vulkanizáty byly po 24 hodinách vulkanizace kompaktní, vykazovaly nelepivý povrch. Ani během odpařování vody z iontoměničů, kdy docházelo ke značným objemovým změnám připravených tělísek, nedocházelo k porušení jejich stavby, ani k vydrolování částeček. Výsledné produkty (viz. Obrázek 1) odolávaly ponoření do vody. Přírůstek hmotnosti vzorků po jejich ponoření do vody nebyl větší než 1,6 hm %. za dobu delší než 90 dnů.

Příklad 3

Příprava kompozitů s obsahem radioaktivního cesia

Jako modelový odpad byla použita stejná směs anexu a katexu jako u neaktivních vzorků uvedených v příkladu 1 a 2 avšak dopovaná radioaktivním cesiem ¹³⁷Cs. Obsah sušiny ve směsi ionexů byl 50,76 %. Do směsi s baží polysiloxanu byly ionexy aplikovány jak ve vlhkém, tak v suchém stavu [kdy se předpokládá předřazení procesu sušení (105 °C, 2h)]. Byly připraveny dvě baze polysiloxanu K30 a K45 o obsahu křemeliny 30 a 45 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dilů polysiloxanu, viz Tabulka 5.

Tabulka 5 : Příprava vzorků

Označení	Stav iontoměničů	Obsah iontoměničů (na sušinu)	Hmotnost šarže
	H		fc]
Baze K30	vlhký	35	113,70
	vlhký	37,5	V 106,64
	suchý	50	107,95
	suchý	70 5?:	85,43
Baze K45	vlhký	35	118,23
	vlhký	37,5	124,12
	suchý	50	83,62
	suchý	70	85,36

Před přídavkem katalyzátoru C 21 bylo do směsi přidáno 333 μΙ ¹³⁷Cs o aktivitě 47,65 kBq, poté byla směs důkladně promíchána a nakonec aplikován katalyzátor. Vzniklá směs byla opět promíchána a nanesena do PE forem ve tvaru válečků o průměru 26 mm a výšce 52 mm. Připravené aktivní vzorky byly po vulkanizaci louženy dle standardní metody ANS 16.1 (ANSI/ANS 16.1 - Measurement ofthe Leachability of Solidified Low-Level Radioactive Wastes by a Short-Term Test Proceduře, ANS11986) v demineralizované vodě a měřeno vytoužené množství radioaktivního cesia na přístroji Gamma Counter Wizard 3“ (Perkin Elmer). Naměřené hodnoty aktivit byly v toužící vodě velmi nízké, pohybovaly se v okolí hranice korekce s pozadím (viz Tabulka 6)

Tabulka 6: Výsledky měření cesia ze vzorků zpevněných pomocí polysiloxanu

Doba toužení	Počet imp. [impj	CPM [imp/minj
2h	185	+0,5
7h	223	+2,3
1d	234	+2,8
2d	172	'<-/-5,1
3d	172	-5,1
4d	215	+1,4
5d	225	-1,8

Počet imp. ... počet impulsů za celou dobu měření

CPM ... počet impulsů za minutu korigovaných na pozadí přístroje

-10Příklad 4

Způsob solidifikace radioaktivního kalu z jaderné elektrárny Temelín

Baze K uvedená v příkladu 1 v tabulce 1 byla smíchána s vlhkým radioaktivním kalem, odebraným v jaderné elektrárně Temelín. Radioaktivní kal obsahoval zhruba 2000 Bq¹³⁷ Cs na 1 g. Výsledný obsah kalu ve směsi vztažený na sušinu kalu byl 35 % hmotnostních. Všechny vulkanizáty byly během 90 minut kompaktní a zůstaly kompaktní i po ponoření do vody. Množství vylouženého radioaktivního cesia (¹³⁷Cs) ze vzorků během urychleného testu ANS 16.1 bylo maximálně 0,09 % za dobu 7 dnů.

Průmyslová využitelnost

Předložený vynález lze využít pro solidifikaci radioaktivních a nebezpečných odpadů vznikajících v jaderném či jiném průmyslu. Zejména je vhodný pro solidifikaci vlhkých radioaktivních odpadů, jako jsou například iontoměniče.

Claims

1. Způsob solidifikace radioaktivních a nebezpečných odpadů, zejména vlhkých radioaktivních odpadů, například vysycených iontoměničů nebo vlhkých kalů z jaderných elektráren, s použitím polysiloxanů, vyznačující se tim, že kapalný polysiloxan, vulkanízující při teplotě okolního prostředí kondenzačními reakcemi pomocí vícefunkčnfch alkoxysílanů, se za katalýzy smíchá a zhomogenizuje s plnivem a polymerní látkou amfipatické povahy v koncentraci 0,05 až 10 % hmotn., nesoucí ve své molekule zároveň hydrofilní i hydrofóbní skupinu, a to v poměru 100 hmotn. dílů polysiloxanů na 5 až 150 hmotn. dílů plniva, a takto připravená baze se smíchá s 10 až 80 % hmotn.vlhkých odpadů, obsahujících 5 až 80 % hmotn. vody, nebo s až 90 % hmotn. vysušených odpadů.

2. Způsob solidifikace podle nároku 1, vyznačující se tím, že kapalným polysiloxanem je polydiorganosiloxan o viskozitě 500 až 60000 mPa.s.

3. Způsob solidifikace podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plnivem je neaktivní plnivo, vybrané ze skupiny látek, zahrnujících oxid křemičitý, křemelinu, křídu, baryt a kaolin.

4. Způsob solidifikace podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plnivem je ztužující plnivo, vybrané ze skupiny látek, zahrnujících křemičitany, oxid křemičitý, oxid zinečnatý nebo titaničitý, kopolymery butadienu, fenolické pryskyřice, nebo kombinace ztužujícího plniva a neaktivního plniva, v množství 5 až 50 hmotn. dílů na 100 hmotn. dílů polysiloxanů.

5. Způsob solidifikace podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že látkou amfipatické povahy je sloučenina, vybraná ze skupiny micelárních koloidů, a to ionogenních anionaktivních, ionogenních kationaktivních, ionogennich amfoterních a neionogenních a ve vodě rozpustných nesíťovaných nebo síťovaných polymerů, zahrnující polyakrylamid, kyselinu polyakrylovou, polyvinylalkohol, polyvinypyrrolidon.

6. Způsob solidifikace podie některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že při zpracování iontoměničů se smíchá 30 hmotn. dílů směsi silně bazického gelového anexu a silně kyselého katexu v poměru 2 : 1 o vlhkosti 50.76 % se směsi polysiloxanů α,ω-dihydroxypolydimethylsiloxan o viskozitě 1500+ 100 mPa.s a křemeliny o poměru 100 hmotn. dílů a 30 hmotn. dílů, 1 hmotn. dílem polymemího hydrogelu na bázi řídce sesiťovaného polyakryíamidu a 6 hmotn. díly směsi dekaethoxytetrasilanu a dibutylcím dilaurátu, katalyzátoru C21.