RU2038637C1 - Способ фиксации в твердую фазу радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов - Google Patents
Способ фиксации в твердую фазу радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2038637C1 RU2038637C1 SU5057135A RU2038637C1 RU 2038637 C1 RU2038637 C1 RU 2038637C1 SU 5057135 A SU5057135 A SU 5057135A RU 2038637 C1 RU2038637 C1 RU 2038637C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkaline
- earth elements
- radioactive isotopes
- dehydration
- solid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Использование: область переработки и захоронения высокорадиоактивных отходов. Сущность изобретения: способ фиксации в твердую фазу изотопов и щелочных и щелочноземельных элементов включает селективное извлечение щелочных и щелочноземельных элементов цеолитами NaA или NaX методом ионного обмена, сушку, дегидратацию и последующее горячее прессование изотопсодержащего цеолита до перевода его в форму полевого шпата. При фиксации стронция горячее прессование проводят при температуре 700 - 1200°С и давлении 800 - 1000 атм в течение 1 - 3 ч. Полученный материал - матрица полевого шпата - устойчив к выщелачиванию, стабилен при хранении в земной коре. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам переработки и захоронения высокорадиоактивных отходов (ВАО) и может быть использовано в ядерной промышленности и энергетике для фиксации долгоживущих изотопов щелочных и щелочноземельных металлов.
Наиболее известны способы остекловывания ВАО в фосфатные и боросиликатные стекла [1]
Недостатком таких способов является низкая устойчивость стекол в условиях земной коры как метастабильных фаз.
Недостатком таких способов является низкая устойчивость стекол в условиях земной коры как метастабильных фаз.
Известен способ фиксации ВАО в природные минералы, образующие синтетическую горную породу СИНРОК [2] включающий смешивание шихты с раствором ВАО, дегидратацию, кальцинацию и горячее прессование. В результате последнего происходит кристаллизация минеральных фаз, содержащих радиоактивные изотопы. Однако этот способ не является универсальным из-за коллективной фиксации всех элементов ВАО в одну матрицу. При этом недостаточно надежно связываются одновалентные элементы, например цезий. Не могут быть утилизированы такие тепловыделяющие изотопы как 90Sr и 137Сs, поскольку вместе с ними находятся актиноиды, имеющие несравнимо большие периоды полураспада.
Известен способ фиксации радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов, включающий селективное извлечение их из ВАО при ионном обмене с помощью цеолитов NaA или NaX с последующей сушкой и дегидратацией изотопсодержащих цеолитов. Дегидратированные цеолиты запаивают в контейнеры, предназначенные для захоронения [3]
Однако вследствие обратимости и высоких скоростей ионного обмена применение цеолитов в качестве материала-фиксатора ограничено в связи с возможностью попадания элементов ВАО в биосферу при непредвиденной разгерметизации защитной оболочки.
Однако вследствие обратимости и высоких скоростей ионного обмена применение цеолитов в качестве материала-фиксатора ограничено в связи с возможностью попадания элементов ВАО в биосферу при непредвиденной разгерметизации защитной оболочки.
Настоящее изобретение решает задачу безопасного захоронения длительноживущих изотопов щелочных и щелочноземельных металлов на длительный по геологическим масштабам (1 млн.лет) отрезок времени благодаря использованию в качестве материала-фиксатора стабильной в условиях земной коры матрицы полевого шпата.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе фиксации в твердую фазу радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов, включающем селективное извлечение их цеолитами NaA или NaX методом ионного обмена с последующей сушкой и дегидратацией, согласно изобретению, после дегидратации проводят горячее прессование изотопсодержащего цеолита до перевода его в форму полевого шпата.
При фиксации стронция горячее прессование проводят при температуре 700-1200оС и давлении 800-1000 атм. в течение 1-3 ч.
Проведение горячего прессования цеолитов NaA или NaX, содержащих изотоп щелочного или щелочноземельного элемента, позволяет получить матрицу полевого шпата, т.е. искусственный аналог природного материала, устойчивость которого в условиях земной коры хорошо известна и составляет миллиарды лет. Синтетические цеолиты NaA и NaX, выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью, имеют модуль кремнеземности (SiO2/Al2O3) близкий к стехиометрическому отношению этих компонентов в полевых шпатах. Метод горячего прессования заключается в термообработке при высоких температурах и давлениях. Окончание реакции можно проконтролировать с помощью рентгенофазового анализа.
Процесс моделировался на стабильных изотопах 133Сs и 88Sr, имеющих аналогичное поведение в процессах выщелачивания при испытаниях по тесту МАГАТЭ МСС-1.
П р и м е р 1. В качестве исходного материала использовался гранулированный синтетический цеолит NaA фракции 0,5-0,25 мм в количестве 22 г. Сорбция стронция осуществлялась из 3 800 мл 0,03М водного раствора Sr(NO3)2, пропускаемого через ионообменные колонки со скоростью 2 мм/мин (время опыта 32 ч) при температуре 25оС. Полнота извлечения стронция оценивается по отсутствию его в растворе, выходящем из колонки, методом атомно-абсорбционного анализа. После сушки и дегидратации химический состав стронцийзамещенного цеолита, Na2O 2,75; SrO 23,63; Al2O3 30,03; SiO2 43,1. Горячее прессование проводилось при температуре 700оС и давлении 1000 атм в течение 1 ч. При этом получился порошок, рентгенофазовый анализ которого показал соответствие стронцийсодержащему полевому шпату. Других фаз обнаружено не было.
Тест на стабильность (стандарт МАГАТЭ МСС-1) выщелачивания стронция из полевого шпата при 90оС со сменой воды через 1, 7, 14, 28 и т.д. суток показал, что скорость выщелачивания через 50 суток составила 0,037 гр/м2, что на 2 порядка ниже, чем из боросиликатного стекла.
П р и м е р 2. То же, что и в примере 1, только в качестве синтетического цеолита взят цеолит NaX, а горячее прессование проводилось при температуре 1200оС и давлении 800 атм в течение 3 ч.
Подобным же образом можно осуществлять фиксацию из ВАО изотопов других щелочных и щелочноземельных элементов, получая различные формы полевых шпатов.
Claims (2)
1. СПОСОБ ФИКСАЦИИ В ТВЕРДУЮ ФАЗУ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий селективное извлечение их цеолитами NaA или NaX методом ионного обмена с последующей сушкой и дегидратацией, отличающийся тем, что после дегидратации проводят горячее прессование изотопсодержащего цеолита до перевода его в форму полевого шпата.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при фиксации стронция горячее прессование проводят при 700 12000oС и давлении 800 1000 атм в течение 1 3 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5057135 RU2038637C1 (ru) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Способ фиксации в твердую фазу радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5057135 RU2038637C1 (ru) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Способ фиксации в твердую фазу радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2038637C1 true RU2038637C1 (ru) | 1995-06-27 |
Family
ID=21610802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5057135 RU2038637C1 (ru) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Способ фиксации в твердую фазу радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2038637C1 (ru) |
-
1992
- 1992-07-29 RU SU5057135 patent/RU2038637C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Lutze W.Silicate glasses in: Radioactive waste forms for the future eds. Elsevier Sci. Publishers B.H., 1988, p. 1-161. * |
2. Там же, стр. 233-334. * |
3. Брек Д.Цеолитовые молекулярные сита. М.: Мир, 1976, с.606. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Grutzeck et al. | Zeolites synthesized from class F fly ash and sodium aluminate slurry | |
CA1129188A (en) | Fixation by ion exchange of toxic materials in a glass matrix | |
Komarneni et al. | Zeolites for fixation of cesium and strontium from radwastes by thermal and hydrothermal treatments | |
US4028265A (en) | Process for converting sodium nitrate-containing, caustic liquid radioactive wastes to solid insoluble products | |
JPH08105998A (ja) | 高レベル放射性廃液の高減容固化処理方法 | |
Jurado-Vargas et al. | Ion exchange of radium and barium in zeolites | |
US4808318A (en) | Process for cesium decontamination and immobilization | |
RU2038637C1 (ru) | Способ фиксации в твердую фазу радиоактивных изотопов щелочных и щелочноземельных элементов | |
Lebedev et al. | Sorption of cesium on titanium and zirconium phosphates | |
US5875407A (en) | Method for synthesizing pollucite from chabazite and cesium chloride | |
Ebert et al. | The Reaction of Synthetic Nuclear Waste Glass in Steam and Hydrothernal Solution | |
EP0180308A1 (en) | Borosilicate zeolite for nuclear waste disposal | |
JPS5886499A (ja) | 水中に存在する異物質を定着させる方法 | |
Dyer et al. | The use of zeolites for the treatment of radioactive waste | |
Marageh et al. | Sorption studies of radionuclides on a new ion exchanger: Cerium (III) silicate | |
Loveridge et al. | The determination of strontium in rocks and biological materials | |
Martin | Role of water in pantellerite genesis | |
RU2439726C1 (ru) | Способ иммобилизации радиоактивных отходов в минералоподобной матрице | |
USH1227H (en) | Method for immobilizing mixed waste chloride salts containing radionuclides and other hazardous wastes | |
Varshney et al. | Cation-exchange study on a crystalline and thermally stable phase of antimony silicate. Effect of irradiation on ion-exchange behavior and separation of Cd (II) from Zn (II) and Mn (II) and of Mg (II) from Ba (II), Ca (II), and Sr (II) | |
Fillet et al. | Sphene and zirconolite glass ceramics for long-lived actinide immobilization | |
Balmer et al. | The structure and properties of two new silicotitanate zeolites | |
JPH06186396A (ja) | ハロゲン化物塩の放射性廃棄物を固定するための高濃度結晶化方ソーダ石ペレットの合成方法 | |
Venkatesan et al. | Sorption of radioactive strontium on a silica-titania mixed hydrous oxide gel | |
Kosmulski | Selectivity of alkali metal cations adsorption on controlled porous glasses |