RU2160724C1 - Radiation protective paste and method of its preparation - Google Patents

Radiation protective paste and method of its preparation Download PDF

Info

Publication number
RU2160724C1
RU2160724C1 RU2000115266A RU2000115266A RU2160724C1 RU 2160724 C1 RU2160724 C1 RU 2160724C1 RU 2000115266 A RU2000115266 A RU 2000115266A RU 2000115266 A RU2000115266 A RU 2000115266A RU 2160724 C1 RU2160724 C1 RU 2160724C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
less
paste
phosphoric acid
powder
Prior art date
Application number
RU2000115266A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.Г. Горшков
А.С. Быков
Г.Б. Борисов
В.В. Быков
Original Assignee
Горшков Сергей Георгиевич
Быков Александр Сергеевич
Борисов Георгий Борисович
Васильченко Вячеслав Александрович
Быков Виктор Владимирович
Назаров Александр Владимирович
Горшков Георгий Сергеевич
Борзунов Андрей Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Горшков Сергей Георгиевич, Быков Александр Сергеевич, Борисов Георгий Борисович, Васильченко Вячеслав Александрович, Быков Виктор Владимирович, Назаров Александр Владимирович, Горшков Георгий Сергеевич, Борзунов Андрей Иванович filed Critical Горшков Сергей Георгиевич
Priority to RU2000115266A priority Critical patent/RU2160724C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2160724C1 publication Critical patent/RU2160724C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: protection from radiation, utilization of radioactive wastes. SUBSTANCE: method includes mixing of water glass and glass powder with the following amounts of components, wt.%: SiO2 0.65; B2O3 under 21; ZnO under 5; PbO under 82; Al2O3 under 20; Na2O 0-12; K2O 0-17; CaO 0-46; Mn 0-1.5. Obtained mass is subjected to drying, ground and mixed with phosphoric acid up to attaining pasty plastic mass ready for molding of various products or use for repair work. EFFECT: increased storage terms of radioactive substances. 5 cl

Description

Изобретение относится к производству материалов на основе бетона, предназначенных для защиты персонала и окружающей среды от радиоактивных излучений, и может быть использовано для производства контейнеров, предназначенных для транспортировки, хранения и захоронения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО), а также в качестве герметизирующей обмазки при строительстве и эксплуатации помещений (горячих камер, каньонов) для работы с радиоактивными веществами. The invention relates to the production of concrete-based materials designed to protect personnel and the environment from radioactive radiation, and can be used for the production of containers intended for the transportation, storage and disposal of spent nuclear fuel (SNF) and radioactive waste (RAW), as well as as a sealing coating in the construction and operation of rooms (hot chambers, canyons) for working with radioactive substances.

Известен бетон (строительный раствор), содержащий присадку в виде гранулированного стекла с высокими свойствами поглощения

Figure 00000001
излучения и нейтронов. Присадка включает в себя SiO2, B2O3, Na2O, К2О, CaO, BaO, MnO, ZnO, PbO, Al2O3, Sb2O3 (см. заявку ФРГ 2516023 от 17.05.1978).Known concrete (mortar) containing an additive in the form of granular glass with high absorption properties
Figure 00000001
radiation and neutrons. The additive includes SiO 2 , B 2 O 3 , Na 2 O, K 2 O, CaO, BaO, MnO, ZnO, PbO, Al 2 O 3 , Sb 2 O 3 (see application Germany 2516023 from 05.17.1978) .

Однако указанный материал не может решить весь спектр вопросов, связанных с защитой от радиации, т.к. для эффективной радиационной защиты имеет большое значение не только состав присадки, но и другие составляющие, с которыми смешивается присадка. However, this material cannot solve the whole range of issues related to radiation protection, because For effective radiation protection is of great importance not only the composition of the additive, but also other components with which the additive is mixed.

Наиболее близкими к предлагаемой радиационно-защитной пасте и способу ее изготовления являются паста и способ ее изготовления, описанные в патенте РФ N2105363 от 20.02.1998. Closest to the proposed radiation-protective paste and the method of its manufacture are the paste and the method of its manufacture described in RF patent N2105363 of 02.20.1998.

Паста включает молотые отходы оптического стекла, содержащего Na2O, Ca2O, Al2O3, PbO, SiO2 и вяжущее, в состав которого входит жидкое стекло.The paste includes ground waste optical glass containing Na 2 O, Ca 2 O, Al 2 O 3 , PbO, SiO 2 and a binder, which includes liquid glass.

Способ для изготовления пасты состоит в последовательной загрузке в мешалку компонентов пасты и их перемешивания. A method for manufacturing a paste consists in sequentially loading the components of the paste into the mixer and mixing them.

Известная паста, несмотря на высокую прочность на сжатие и удар, низкую газопроницаемость, не удовлетворяет требованиям теплостойкости и гидролитической устойчивости, которые предъявляются к материалам контейнеров для хранения ОЯТ и РАО. Так, требуемые теплостойкость и гидролитическая устойчивость, определяемая степенью растворения в воде,%, для бетонов и гидролитических обмазок на основе пасты составляет соответственно 380oС и 1-2%. Известная паста имеет теплостойкость 120-130oC и степень растворения в воде 12%. Низкие показатели теплостойкости и гидролитической устойчивости пасты обусловлены высоким содержанием жидкого стекла, являющегося вяжущим.The well-known paste, despite its high compressive and impact strength, low gas permeability, does not satisfy the heat resistance and hydrolytic stability requirements that are imposed on materials of containers for storing spent nuclear fuel and radioactive waste. So, the required heat resistance and hydrolytic stability, determined by the degree of dissolution in water,%, for concrete and hydrolytic coatings based on paste is 380 o C and 1-2%, respectively. Known paste has a heat resistance of 120-130 o C and the degree of dissolution in water of 12%. Low rates of heat resistance and hydrolytic stability of the paste due to the high content of liquid glass, which is an astringent.

Технический результат, на достижение которого направлены предлагаемые решения, заключается в разработке пасты, предназначенной для изготовления средств долговременного хранения радиоактивных веществ, а также для их ремонта и технологии изготовления пасты. The technical result, which the proposed solutions are aimed at, is to develop a paste intended for the manufacture of long-term storage of radioactive substances, as well as for their repair and technology for the manufacture of paste.

Указанная задача решается за счет того, что в радиационно-защитной пасте, содержащей наполнитель в виде порошка стекла, в состав вяжущего, содержащего жидкое стекло, дополнительно введена фосфорная кислота, массовая доля которой равна менее 42%, при этом массовая доля жидкого стекла менее 10%, а порошок имеет следующее соотношение компонентов, мас/%: SiO2 - 0-65%; В2O3 - менее 21%; ZnO - менее 5%; PbO - менее 82%; Al2O3 - менее 20%; Na2O - 0-12%; K2O - 0-17%; СаO - 0-46%; MnO - 0-1,5%.This problem is solved due to the fact that in a radiation-protective paste containing filler in the form of glass powder, phosphoric acid is added to the binder containing liquid glass, the mass fraction of which is less than 42%, while the mass fraction of liquid glass is less than 10 %, and the powder has the following ratio of components, wt /%: SiO 2 - 0-65%; In 2 O 3 - less than 21%; ZnO - less than 5%; PbO - less than 82%; Al 2 O 3 - less than 20%; Na 2 O - 0-12%; K 2 O - 0-17%; CaO - 0-46%; MnO - 0-1.5%.

Фосфорная кислота может иметь концентрацию от 20 - 89%, а для получения порошка стекла может быть использован бой стекла на основе оксидов свинца и бора с добавками оксидов цинка и алюминия. Phosphoric acid can have a concentration of 20 - 89%, and glass breaks based on lead and boron oxides with the addition of zinc and aluminum oxides can be used to obtain glass powder.

В способе изготовления радиационно-защитной пасты, заключающемся в приготовлении смеси порошка стекла и вяжущего, включающего жидкое стекло, порошок стекла и жидкое стекло смешивают до образования гомогенной смеси, полученную смесь подвергают сушке при 100 - 150oC в течение 30-120 мин или при комнатной температуре в течение нескольких суток, полученный после сушки продукт размалывают до размеров частиц 10 до 160 мкм и затем смешивают с фосфорной кислотой до получения пастообразной пластичной массы, при этом используют фосфорную кислоту 20 - 89% концентрации.In the method of manufacturing radiation-protective paste, which consists in preparing a mixture of glass powder and binder, including liquid glass, the glass powder and liquid glass are mixed until a homogeneous mixture is formed, the resulting mixture is dried at 100-150 ° C for 30-120 minutes or room temperature for several days, the product obtained after drying is ground to a particle size of 10 to 160 μm and then mixed with phosphoric acid to obtain a paste-like plastic mass, using phosphoric acid 20 - 89% con centering.

При сушке идет реакция химического связывания щелочной компоненты жидкого стекла с оксидами свинца и цинка с образованием плюмбатов и цинконатов натрия, благодаря чему исключается вспенивание компонентов при их смешивании и реализуется процесс затвердевания и образования цементов с фосфорной кислотой. During drying, a chemical binding reaction of the alkaline component of water glass with lead and zinc oxides with the formation of sodium plumbates and sodium zincates occurs, which prevents the components from foaming when mixed and the process of hardening and the formation of cements with phosphoric acid is implemented.

Рекомендованные для производства стеклокристаллических порошков и приготовления из них паст для изготовления контейнеров стекла N1, N2 имеют следующий химический состав:
Поликристаллическая система: N1 (ПСКС); SiO2 - 63,5%; K2O - 16,6%; Na2O - 2,0%; PbO - 12,7%; B2O3 - 1,5%; ZnO - 1,0%; Al2O3 - 0,5%; CaO - 2,0%; п.п. п. (потери при прокаливании) - 0,2%,
Поликристаллическая свинцово-борная система: N2 (ПСКСС); PbO - 79,95%; ZnO - 3,9%; B2O3 - 15,76%; п.п.п. - 0,37%.Recommended for the production of glass crystalline powders and the preparation of pastes from them for the manufacture of glass containers N1, N2 have the following chemical composition:
Polycrystalline system: N1 (PSKS); SiO 2 - 63.5%; K 2 O - 16.6%; Na 2 O - 2.0%; PbO - 12.7%; B 2 O 3 - 1.5%; ZnO - 1.0%; Al 2 O 3 - 0.5%; CaO - 2.0%; p.p. item (loss on ignition) - 0.2%,
Polycrystalline lead-boron system: N2 (PSKSS); PbO - 79.95%; ZnO - 3.9%; B 2 O 3 - 15.76%; p.p.p. - 0.37%.

Из ПСКС и ПСКСС приготовлены стеклокристаллические порошки с фракциями: ПСКС - 10-100 мкм, ПСКСС - 10-120 мкм. Glass-crystal powders with fractions were prepared from PSKS and PSKSSS: PSKS - 10-100 microns, PSKSS - 10-120 microns.

Основные физико-механические свойства отвержденных материалов приведены в таблице 1. The main physical and mechanical properties of the cured materials are shown in table 1.

Проведенные испытания плиток и кольцевых вставок, изготовленных из разработанных паст в сравнении с элементами из других материалов, показали результаты, приведенные в таблице 2. The tests of tiles and ring inserts made from developed pastes in comparison with elements from other materials showed the results shown in table 2.

Толщина защиты плиток холодного отверждения (ρ = 1,9-3,1 г/см3) и кольцевой вставки с поликристаллической свинцовоборатной системой ( ρ = 6,1 г/см3).The thickness of the protection of cold-cured tiles (ρ = 1.9-3.1 g / cm 3 ) and an annular insert with a polycrystalline lead-reverse system (ρ = 6.1 g / cm 3 ).

Указанные элементы для проведения испытаний были получены в соответствии со следующей технологией:
1. Приготовление стеклоцементного порошка:
Порошок стекла - 100 г.The specified elements for testing were obtained in accordance with the following technology:
1. Preparation of glass-cement powder:
Glass powder - 100 g.

Жидкое стекло - 10 г (Модуль жидкого стекла равен 3). Liquid glass - 10 g (The module of liquid glass is 3).

Смешивание компонентов до получения гомогенной смеси в течение 10 мин. Mixing the components to obtain a homogeneous mixture for 10 minutes

Далее смесь подвергается сушке при 120oC в течение 1 часа для удаления влаги (или при комнатной температуре в течение нескольких суток).The mixture is then dried at 120 o C for 1 hour to remove moisture (or at room temperature for several days).

Продукт сушки размалывается в шаровой мельнице до размеров частиц от 50 до 150 мкм. The drying product is ground in a ball mill to particle sizes from 50 to 150 microns.

2. Затворение стеклоцементного порошка. 2. Mixing of glass-cement powder.

Стеклоцементный порошок - 100 г. Glass cement powder - 100 g.

Фосфорная кислота (89%, разбавленная 1:1, ρ = 1,53 г/см3) - 36-38 г.Phosphoric acid (89%, diluted 1: 1, ρ = 1.53 g / cm 3 ) - 36-38 g.

Фосфорная кислота при смешивании со стеклоцементным порошком вступает с ним во взаимодействие. Phosphoric acid, when mixed with glass-cement powder, interacts with it.

При смешивании, до получения тестообразной пластичной массы, наблюдается небольшой разогрев (30-40oC).When mixing, to obtain a pasty plastic mass, there is a slight heating (30-40 o C).

Смешивание компонентов до получения гомогенной смеси в течение 3 минут. Далее пастообразная масса заливается в форму для получения образцов. Время твердения образцов при комнатной температуре составляет 24-48 часов. Mixing the components to obtain a homogeneous mixture for 3 minutes. Next, the paste-like mass is poured into the mold to obtain samples. The hardening time of samples at room temperature is 24-48 hours.

Полученные образцы извлекаются из формы и подвергаются сушке при 100-120oC в течение 2-3 часов.The resulting samples are removed from the mold and are dried at 100-120 o C for 2-3 hours.

Claims (5)

1. Радиационно-защитная паста, содержащая наполнитель в виде порошка стекла и вяжущее, в состав которого входит жидкое стекло, отличающаяся тем, что вяжущее дополнительно содержит фосфорную кислоту, массовая доля которой менее 42%, при этом массовая доля жидкого стекла менее 10%, а порошок имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: SiO2 - 0 - 65%; B2O3 - менее 21%; ZnO - менее 5%; PbO - менее 82%; Al2O3 - менее 20%; Na2O - 0 - 12%; K2O - 0 - 17%; CaO - 0 - 46%; MnO - 0 - 1,5%.1. Radiation-protective paste containing a filler in the form of a glass powder and an astringent, which includes liquid glass, characterized in that the astringent additionally contains phosphoric acid, the mass fraction of which is less than 42%, while the mass fraction of liquid glass is less than 10%, and the powder has the following ratio of components, wt.%: SiO 2 - 0 - 65%; B 2 O 3 - less than 21%; ZnO - less than 5%; PbO - less than 82%; Al 2 O 3 - less than 20%; Na 2 O - 0 - 12%; K 2 O - 0 - 17%; CaO - 0 - 46%; MnO - 0-1.5%. 2. Паста по п.1, отличающаяся тем, что использована фосфорная кислота 20 - 89%-ной концентрации. 2. The paste according to claim 1, characterized in that the phosphoric acid of 20 - 89% concentration is used. 3. Паста по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что для получения порошка стекла использован бой стекла на основе оксидов свинца и бора с добавками оксидов цинка и алюминия. 3. The paste according to claim 1 or 2, characterized in that for the production of glass powder, a glass break is used based on lead and boron oxides with additives of zinc and aluminum oxides. 4. Способ изготовления радиационно-защитной пасты, заключающийся в приготовлении смеси порошка стекла и вяжущего, включающего жидкое стекло, отличающийся тем, что смешивают порошок стекла и жидкое стекло до образования гомогенной смеси, полученную смесь подвергают сушке при 100 - 150oС в течение 30 - 120 мин или при комнатной температуре в течение нескольких суток, полученный после сушки продукт размалывают до размеров частиц 10 - 160 мкм и затем смешивают с фосфорной кислотой до получения пастообразной пластической массы.4. A method of manufacturing a radiation-protective paste, which consists in preparing a mixture of glass powder and a binder, including liquid glass, characterized in that the glass powder and liquid glass are mixed until a homogeneous mixture is formed, the resulting mixture is dried at 100-150 ° C. for 30 - 120 min or at room temperature for several days, the product obtained after drying is ground to a particle size of 10 - 160 microns and then mixed with phosphoric acid to obtain a paste-like plastic mass. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют фосфорную кислоту 20 - 89%-ной концентрации. 5. The method according to claim 4, characterized in that they use phosphoric acid of 20 - 89% concentration.
RU2000115266A 2000-06-16 2000-06-16 Radiation protective paste and method of its preparation RU2160724C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000115266A RU2160724C1 (en) 2000-06-16 2000-06-16 Radiation protective paste and method of its preparation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000115266A RU2160724C1 (en) 2000-06-16 2000-06-16 Radiation protective paste and method of its preparation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2160724C1 true RU2160724C1 (en) 2000-12-20

Family

ID=20236167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000115266A RU2160724C1 (en) 2000-06-16 2000-06-16 Radiation protective paste and method of its preparation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2160724C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003080531A1 (en) * 2002-03-22 2003-10-02 Moscowsky Gosudarstvenny Stroitelny Universitet (Mgsu) Binding agent for radiation protection building materials

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003080531A1 (en) * 2002-03-22 2003-10-02 Moscowsky Gosudarstvenny Stroitelny Universitet (Mgsu) Binding agent for radiation protection building materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4514329A (en) Process for vitrifying liquid radioactive waste
RU1802808C (en) Method of building article making
CN102169737B (en) High-salt high-alkali Medium-low-level radioactive liquid waste cement solidified body and preparation method thereof
Azevedo et al. Effect of curing temperature, activator solution composition and particle size in Brazilian fly-ash based geopolymer production
KR101720397B1 (en) Cement curing formulation and method for high-level radioactive boron waste resins from nuclear reactor
US5707443A (en) Grouting materials and their use
US9711248B2 (en) Binder and the use thereof for conditioning waste containing aluminium metal
US9362012B2 (en) Packaging of radioactive waste by cementing
CN112466503A (en) Preparation method of glass ceramic body for solidifying Cs-containing soil
JPH0833493B2 (en) Immobilization method of nuclear waste in borosilicate glass
CN107162449A (en) A kind of cement of highly doped superfined flyash and clinker and preparation method thereof
CN104291762B (en) Chemically bonded cementing agent for curing radioactive spent resin and curing method of chemically bonded cementing agent
CN113666685B (en) Low-hydration-heat high-heat-conductivity radiation-proof concrete and preparation method thereof
RU2160724C1 (en) Radiation protective paste and method of its preparation
Fernando Mechanical and physical properties of fired clay brick partial doped with coconut shell ash
CN111524632A (en) Magnesium-based cement curing substrate and method for treating low-medium radioactive nuclear waste
US4482481A (en) Method of preparing nuclear wastes for tansportation and interim storage
JPS6120839B2 (en)
US3751387A (en) Self-supporting structures for nuclear radiation shields and binders therefor
Faiz et al. Improvement of conditions for the radioactive ion exchange resin immobilization in the cement Portland
Ghattas et al. Cement-polymer composite containers for radioactive wastes disposal
Zhou et al. Solidification of low-level radioactive wastes in masonry cement
FI129112B (en) Method for treating and solidifying liquid waste
CN110818377A (en) Environment-friendly concrete wallboard
EP1082277A1 (en) A cementitious mixture