RU2201629C2 - Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet - Google Patents

Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet Download PDF

Info

Publication number
RU2201629C2
RU2201629C2 RU2001100842A RU2001100842A RU2201629C2 RU 2201629 C2 RU2201629 C2 RU 2201629C2 RU 2001100842 A RU2001100842 A RU 2001100842A RU 2001100842 A RU2001100842 A RU 2001100842A RU 2201629 C2 RU2201629 C2 RU 2201629C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transplutonium
tpe
cermet
metal
earth elements
Prior art date
Application number
RU2001100842A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001100842A (en
Inventor
А.В. Стрельников
В.И. Соколов
В.А. Старченко
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г.Хлопина"
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 Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г.Хлопина" filed Critical Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г.Хлопина"
Priority to RU2001100842A priority Critical patent/RU2201629C2/en
Publication of RU2001100842A publication Critical patent/RU2001100842A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2201629C2 publication Critical patent/RU2201629C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: recovery of high-radioactivity liquid wastes. SUBSTANCE: method involves mixing of concentrate of transuranium or transuranium and rare-earth elements with solution of ceramic- forming flong (concentrated orthophosphoric acid) and solution of metal-forming flong (nickel nitrate), calcination of mixed up solutions, and compaction of calcination product by hot pressing in inert environment. Orthophosphoric acid in terms of quinquivalent phosphor oxide is added in equimolar amount relative to transplutonium or transplutonium and rare-earth elements. Concentrate is immobilized in dense nonporous metal cermet characterized in throughput metal (electron) conductivity. EFFECT: facilitated procedure without impairing most important characteristics of cermet. 2 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области переработки жидких высокоактивных отходов (ВАО), образующихся при гидрометаллургических способах регенерации облученного ядерного топлива. The invention relates to the field of processing liquid high-level waste (HLW) generated by hydrometallurgical methods for the regeneration of irradiated nuclear fuel.

В настоящее время наиболее рациональным способом обращения с жидкими ВАО считается их фракционирование, приводящее к получению концентратов цезия-137, стронция-90, трансплутониевых и редкоземельных элементов (ТПЭ и РЗЭ) или их суммы (ТПЭ + РЗЭ) [1]. Целесообразность фракционирования жидких ВАО обусловлена тремя основными причинами:
1. Возможность промышленного использования отдельных фракций ВАО (концентрат цезия-137 является исходным сырьем для получения источников фотонного излучения, а концентрат стронция-90 - радиоактивных источников тепла).
Currently, the most rational way of handling liquid HLW is their fractionation, which leads to the production of concentrates of cesium-137, strontium-90, transplutonium and rare earth elements (TPE and REE) or their sum (TPE + REE) [1]. The feasibility of fractionating liquid HLW is due to three main reasons:
1. The possibility of industrial use of individual fractions of HLW (cesium-137 concentrate is the feedstock for obtaining photon radiation sources, and strontium-90 concentrate is a radioactive heat source).

2. Различие в требованиях к долговременной устойчивости форм отверждения отдельных фракций ВАО (наиболее жесткие предъявляются к локализации ТПЭ из-за их высокой радиотоксичности и больших периодов полураспада). 2. The difference in the requirements for long-term stability of the curing forms of individual fractions of HLW (the most stringent are presented to the localization of TPE due to their high radiotoxicity and long half-lives).

3. Фракционирование позволяет существенно уменьшить объем отвержденных форм ВАО, нуждающихся в очень надежной и долговременной изоляции от биосферы, в частности фракции ТПЭ или (ТПЭ + РЗЭ). 3. Fractionation can significantly reduce the volume of cured HLW forms that require very reliable and long-term isolation from the biosphere, in particular TPE or (TPE + REE) fractions.

Для отверждения нефракционированных жидких ВАО наибольшее распространение получили двухстадийные процессы их остекловывания. Альтернативной стеклу матрицей для фиксации ВАО является керамика, обладающая более высокой термической и термодинамической устойчивостью. При включении в керамику нефракционированных ВАО предпочтение отдается поликристаллическим материалам - совокупности взаимно совместимых устойчивых твердых растворов и/или индивидуальных кристаллических фаз, в которых надежно фиксируются отдельные элементы или группы элементов, входящие в состав жидких ВАО [2]. For the curing of unfractionated liquid HLW, the two-stage processes of their vitrification are most widely used. An alternative to glass for fixing HLW is a ceramic with a higher thermal and thermodynamic stability. When non-fractionated HLW is included in ceramics, preference is given to polycrystalline materials - a set of mutually compatible stable solid solutions and / or individual crystalline phases in which individual elements or groups of elements that are part of liquid HLW are securely fixed [2].

Очевидно, что отдельную фракцию жидких ВАО - концентрат ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) целесообразнее включать в однофазную керамику с равномерным распределением элементов по ее объему, исключающим вероятность ее растрескивания из-за локальных перегревов. Obviously, it is more expedient to include a separate fraction of liquid HLW - TPE concentrate or (TPE + REE) in single-phase ceramics with a uniform distribution of elements over its volume, eliminating the possibility of its cracking due to local overheating.

Наиболее термически и термодинамически устойчивой формой отверждения жидких ВАО является металлокерамика, обладающая в отличие от стекла и керамики высокой теплопроводностью благодаря наличию сквозной (объемной) металлической проводимости. Известен способ включения нефракционированных ВАО в металлокерамику - кермет [3], представляющий собой композицию из поликристаллической керамики, диспергированной в металлической матрице. Керамическая составляющая кермета представляет собой смесь кристаллических фаз: невосстанавливаемых водородом оксидов металлов, а также алюмосиликатов и титанатов, для получения которых жидкие ВАО смешивают с необходимыми компонентами. Металлическая матрица кермета - сплав на основе железа восстанавливаемых водородом металлов как уже содержавшихся в жидких ВАО, так и специально добавляемых к последним с целью получения сплавов, обладающих высокими теплопроводностью и коррозионной устойчивостью. The most thermally and thermodynamically stable form of curing liquid HLW is cermet, which, unlike glass and ceramics, has high thermal conductivity due to the presence of through (bulk) metal conductivity. A known method of incorporating unfractionated HLW into cermet - cermet [3], which is a composition of polycrystalline ceramics dispersed in a metal matrix. The ceramic component of the cermet is a mixture of crystalline phases: non-hydrogen-reduced metal oxides, as well as aluminosilicates and titanates, for which liquid HLW is mixed with the necessary components. The cermet metal matrix is an alloy based on iron of hydrogen-reduced metals both already contained in liquid HLW and specially added to the latter in order to obtain alloys with high thermal conductivity and corrosion resistance.

Процесс получения кермета включает в себя следующие основные стадии:
- смешение жидких ВАО с необходимыми добавками;
- кальцинация полученной смеси в расплаве мочевины при температуре 800oС;
- образование металлической матрицы восстановлением при температуре 800oС водородом соответствующих оксидов металлов;
- компактирование кермета горячим прессованием или "холодным" прессованием с последующим спеканием в неокисляющей (восстановительной или инертной) атмосфере.
The process of obtaining cermet includes the following main stages:
- mixing liquid HLW with the necessary additives;
- calcination of the mixture in the urea melt at a temperature of 800 o C;
- the formation of a metal matrix by reduction at a temperature of 800 o With hydrogen corresponding metal oxides;
- compaction of the cermet by hot pressing or "cold" pressing followed by sintering in a non-oxidizing (reducing or inert) atmosphere.

Недостатками кермета являются полифазность его керамической составляющей, многостадийность и сложность аппаратурного оформления процесса его получения. The disadvantages of cermet are the polyphase of its ceramic component, the multi-stage nature and complexity of the hardware design of the process of its preparation.

Наиболее близким к заявляемому является способ отверждения концентрата ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) в металлокерамику со сквозной металлической (электронной) проводимостью: моноалюминаты ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) со структурой типа перовскита, диспергированные в матрице из металлического никеля [4]. Closest to the claimed is a method of curing a TPE or (TPE + REE) concentrate in cermets with through metal (electronic) conductivity: TPO or (TPE + REE) monoaluminates with a perovskite-type structure dispersed in a metal nickel matrix [4].

Способ предусматривает проведение следующих основных стадий:
- смешение двух растворов: концентрата ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) и нитрата алюминия в эквимолярном соотношении в пересчете на оксиды металлов с не менее чем эквимолярным количеством раствора нитрата никеля в пересчете на металлический никель по отношению к сумме оксидов ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) и оксида алюминия, т.е. в молярных соотношениях
(1-х)[0,5М2O3 • 0,5Аl2O3] • xNi,
где М2O3 - оксиды ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ),
х ≥ 0,5;
- кальцинация смешанного раствора в воздушной атмосфере;
- компактирование полученного кальцината методом горячего прессования (ГП) в инертной атмосфере.
The method involves the following main stages:
- mixing of two solutions: TPE concentrate or (TPE + REE) and aluminum nitrate in an equimolar ratio in terms of metal oxides with at least an equimolar amount of nickel nitrate solution in terms of metallic nickel relative to the sum of TPE or (TPE + REE) oxides and alumina, i.e. in molar ratios
(1-x) [0.5M 2 O 3 • 0.5Al 2 O 3 ] • xNi,
where M 2 O 3 - oxides of TPE or (TPE + REE),
x ≥ 0.5;
- calcination of a mixed solution in an air atmosphere;
- compaction of the obtained calcine by hot pressing (GP) in an inert atmosphere.

Недостатками прототипа являются высокая температура кальцинации смешанного раствора, обусловленная относительно высокими температурами разложения нитратов ТПЭ (400oС) и особенно нитратов РЗЭ (800oС и выше) и температурами синтеза моноалюминатов ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) (800oС) со структурой типа перовскита, а также их относительно низкая спекаемость [5].The disadvantages of the prototype are the high temperature of calcination of the mixed solution, due to the relatively high decomposition temperatures of TPE nitrates (400 o C) and especially REE nitrates (800 o C and above) and the synthesis temperatures of TPO monoaluminates or (TPE + REE) (800 o C) with the structure perovskite type, as well as their relatively low sintering ability [5].

Задачей настоящего изобретения является отверждение концентрата ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) в обладающую сквозной металлической (электронной) проводимостью плотную непористую металокерамику и упрощение процесса ее получения без ухудшения ее важнейших характеристик. The objective of the present invention is the curing of the concentrate TPE or (TPE + REE) in having a dense non-porous metal-ceramic having through metal (electronic) conductivity and simplifying the process of its production without compromising its most important characteristics.

Для решения поставленной задачи вместо нитрата алюминия (см. прототип) в качестве керамикообразующего материала предложено использовать концентрированную ортофосфорную кислоту Н3РO4 в эквимолярном количестве в пересчете на пентаоксид фосфора Р2O5 по отношению к оксидам ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ), т.е. М2О3 : P2O5 = 1, а процесс получения металлокерамики проводить, как описано в прототипе.To solve the problem, instead of aluminum nitrate (see prototype), it is proposed to use concentrated orthophosphoric acid Н 3 РО 4 in an equimolar amount in terms of phosphorus pentoxide Р 2 O 5 with respect to TPE or (TPE + REE) oxides, as a ceramic-forming material. .e. M 2 About 3 : P 2 O 5 = 1, and the process of obtaining cermet to carry out, as described in the prototype.

При добавлении концентрированной ортофосфорной кислоты к концентрату ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) образуется устойчивый коллоидный раствор их ортофосфатов в азотной кислоте:
М(NО3)3 + Н3РO4 --> МРO4 + 3HNO3.
When concentrated orthophosphoric acid is added to the TPE or (TPE + REE) concentrate, a stable colloidal solution of their orthophosphates in nitric acid is formed:
M (NO 3 ) 3 + H 3 PO 4 -> MPO 4 + 3HNO 3 .

Кальцинация смеси коллоидного раствора ортофосфатов ТПЭ или (ТПЭ + РЗЭ) и истинного раствора нитрата никеля сопровождается полным обезвоживанием первых при температуре 300oС через стадию образования кристаллогидратов:
МРO4 • nH2O(t) --> MPO4 + nН2O (n=0,5-3)
и термическим разложением второго при температуре 300-350oС до оксида никеля:
Ni(NO3)2(t) --> NiO + 2NO2 + 0,5O2,
а процесс ГП полученного кальцината - термической диссоциации оксида никеля на металлический никель и кислород:
NiO(t) --> Ni + 0,5O2.
Calcination of a mixture of a colloidal solution of TPE orthophosphates or (TPE + REE) and a true solution of nickel nitrate is accompanied by complete dehydration of the former at a temperature of 300 o C through the stage of formation of crystalline hydrates:
MPO 4 • nH 2 O (t) -> MPO 4 + nН 2 O (n = 0.5-3)
and thermal decomposition of the second at a temperature of 300-350 o With to Nickel oxide:
Ni (NO 3 ) 2 (t) -> NiO + 2NO 2 + 0.5O 2 ,
and the GP process of the obtained calcinate is the thermal dissociation of nickel oxide into metallic nickel and oxygen:
NiO (t) -> Ni + 0.5O 2 .

Конечным продуктом компактирования кальцината методом ГП в инертной атмосфере является металлокерамика: синтетический монацит (ортофосфаты ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) с моноклинной структурой), диспергированный в матрице из металлического никеля. The final product of compaction of calcine by the GP method in an inert atmosphere is cermet: synthetic monazite (TPE orthophosphates or (TPE + REE) with a monoclinic structure) dispersed in a nickel metal matrix.

Необходимым условием для решения поставленной задачи является соблюдение стехиометрии компонентов керамической составляющей металлокерамики, т.е. молярного соотношения М2O3 : P2O5 = 1, в противном случае
при М2O3 : Р2O5 < 1 уменьшается количество металлической составляющей металлокерамики из-за взаимодействия избытка ортофосфорной кислоты с нитратом никеля с образованием фосфатов никеля;
при М2O3 : P2O5 > 1 уменьшается химическая устойчивость металлокерамики, т. к. не связанные в ортофосфаты, избыточные (свободные) оксиды ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ), как известно [5] , относительно легко гидролизуются, а затем растворяются, особенно в гидротермальных условиях.
A prerequisite for solving this problem is compliance with the stoichiometry of the components of the ceramic component of cermet, i.e. the molar ratio of M 2 O 3 : P 2 O 5 = 1, otherwise
when M 2 O 3 : P 2 O 5 <1, the amount of the metal component of cermet decreases due to the interaction of an excess of phosphoric acid with nickel nitrate with the formation of nickel phosphates;
at M 2 O 3 : P 2 O 5 > 1, the chemical stability of cermets decreases, since excess (free) TPE or (TPE + REE) oxides not bound to orthophosphates, as is known [5], are relatively easily hydrolyzed, and then dissolve, especially under hydrothermal conditions.

Преимуществами способа по сравнению с прототипом являются возможность отверждать концентрат ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) в обладающую сквозной металлической (электронной) проводимостью плотную непористую металлокерамику и без ухудшения ее важнейших характеристик упрощение процесса ее получения за счет снижения температуры кальцинации с 800 до 300-350oС.The advantages of the method compared with the prototype are the ability to cure the TPE concentrate or (TPE + REE) in a dense non-porous cermet having through metal (electronic) conductivity and without impairing its most important characteristics, simplifying its production process by reducing the calcination temperature from 800 to 300-350 o FROM.

Пример 1
Способ проверяли в лабораторных условиях на кислом (1 М НNО3) растворе нитрата европия (50 г/л в пересчете на оксид европия), который является электронным аналогом америция - основного компонента концентрата ТПЭ.
Example 1
The method was tested in laboratory conditions on an acidic (1 M HNO 3 ) solution of europium nitrate (50 g / l in terms of europium oxide), which is an electronic analogue of americium, the main component of TPE concentrate.

К раствору нитрата европия добавляли концентрированную ортофосфорную кислоту (600 г/л в пересчете на пентаоксид фосфора) до молярного соотношения Еu2O3 : Р2O5 = 1, а затем раствор нитрата никеля (200 г/л в пересчете на металлический никель) до молярного соотношения EuPO4 : Ni = 1.Concentrated orthophosphoric acid (600 g / l in terms of phosphorus pentoxide) was added to a solution of europium nitrate to a molar ratio of Eu 2 O 3 : P 2 O 5 = 1, and then a solution of nickel nitrate (200 g / l in terms of metallic nickel) to a molar ratio of EuPO 4 : Ni = 1.

Смесь растворов кальцинировали в воздушной атмосфере при температуре 300oС в течение 0,5 ч, а кальцинат, концентрация остаточного нитрат-иона в котором составляла менее 0,1 мас.%, компактировали методом ГП в атмосфере аргона в следующем режиме: температура 1200oС, давление 29,4 МПа (300 кг/см2), время выдержки 1 ч.The mixture of solutions was calcined in air at a temperature of 300 o C for 0.5 h, and calcinate, the concentration of the residual nitrate ion in which was less than 0.1 wt.%, Was compacted by GP in an argon atmosphere in the following mode: temperature 1200 o C, pressure 29.4 MPa (300 kg / cm 2 ), holding time 1 h.

Полученная горячепрессованная металлокерамика обладала следующими характеристиками:
фазовый состав: ортофосфат европия EuPO4 с моноклинной структурой и металлический никель;
сквозная металлическая (электронная) проводимость;
открытая пористость - 0;
скорость выщелачивания европия в дистиллированную воду при температуре 90oС ~10-8г/см2•сут;
емкость по оксиду европия 57,6 мас.%;
емкость по никелю (расход никеля) 19,2 мас.%.
The obtained hot-pressed cermets had the following characteristics:
phase composition: europium phosphate EuPO 4 with a monoclinic structure and metallic nickel;
through metal (electronic) conductivity;
open porosity - 0;
the rate of leaching of europium into distilled water at a temperature of 90 o C ~ 10 -8 g / cm 2 • day;
capacity for europium oxide 57.6 wt.%;
Nickel capacity (nickel consumption) 19.2 wt.%.

Пример 2
Способ проверяли в лабораторных условиях на кислом (1 М НNО3) модельном концентрате (ТПЭ + РЗЭ), химический состав которого (в пересчете на оксиды металлов) приведен в табл. 1, но в котором оксиды америция и кюрия были заменены эквимолярными количествами оксидов их электронных аналогов - европия и гадолиния соответственно.
Example 2
The method was tested in laboratory conditions on an acidic (1 M HNO 3 ) model concentrate (TPE + REE), the chemical composition of which (in terms of metal oxides) is given in table. 1, but in which the oxides of americium and curium were replaced by equimolar amounts of oxides of their electronic analogues - europium and gadolinium, respectively.

К модельному концентрату (ТПЭ+РЗЭ) добавляли концентрированную ортофосфорную кислоту до молярного соотношения М2О3 : Р2O5 = 1, а затем раствор нитрата никеля до молярного соотношения МРO4 : Ni = 1.Concentrated orthophosphoric acid was added to the model concentrate (TPE + REE) to a molar ratio of M 2 O 3 : P 2 O 5 = 1, and then a solution of nickel nitrate to a molar ratio of MPO 4 : Ni = 1.

Смесь растворов кальцинировали, а кальцинат компактировали, как описано в примере 1. Концентрация остаточного нитрат-иона в кальцинате составляла менее 0,1 мас.%. The mixture of solutions was calcined and calcined was compacted as described in Example 1. The concentration of residual nitrate ion in the calcine was less than 0.1 wt.%.

Полученная горячепрессованная металлокерамика обладала следующими характеристиками:
фазовый состав: ортофосфаты РЗЭ МРO4 с моноклинной структурой и металлический никель;
сквозная металлическая (электронная) проводимость;
открытая пористость - 0;
скорость выщелачивания РЗЭ в дистиллированную воду при температуре 90oС ~10-8г/см2•сут;
емкость по оксидам РЗЭ 55,8 мас.%;
емкость по никелю (расход никеля) 20,0 мас.%.
The obtained hot-pressed cermets had the following characteristics:
phase composition: REE MPO 4 orthophosphates with a monoclinic structure and metallic nickel;
through metal (electronic) conductivity;
open porosity - 0;
the rate of REE leaching into distilled water at a temperature of 90 o C ~ 10 -8 g / cm 2 • day;
capacity for REE oxides 55.8 wt.%;
Nickel capacity (nickel consumption) 20.0 wt.%.

Влияние количества никеля в металлокерамике на характер ее проводимости для двух систем:
1. (1-х) ЕuРO4 • xNi или (1-х) 0,5Еu2O3 • (1-х) 0,5P2O5 • xNi;
2. (1-х) МРO4 • xNi или (1-х) 0,5М2О3 • (1-х) 0,5Р2O5 • xNi, где М - РЗЭ, а х - мольная доля никеля в металлокерамике, приведены в табл. 2 и 3 соответственно.
The effect of the amount of nickel in cermets on the nature of its conductivity for two systems:
1. (1-x) EuPO 4 • xNi or (1-x) 0,5Eu 2 O 3 • (1-x) 0,5P 2 O 5 • xNi;
2. (1-x) MPO 4 • xNi or (1-х) 0,5М 2 О 3 • (1-х) 0,5Р 2 O 5 • xNi, where М - REE, and х - molar fraction of nickel in cermets are given in table. 2 and 3, respectively.

Из табл. 2 и 3 видно, что образование металлокерамики со сквозной металлической (электронной) проводимостью происходит при молярном соотношении ЕuРO4(МРO4) : Ni ≤ 1.From the table. 2 and 3 it is seen that the formation of cermets with through metal (electronic) conductivity occurs at a molar ratio of EuPO 4 (MPO 4 ): Ni ≤ 1.

Полученные образцы горячепрессованной металлокерамики обладали следующими характеристиками:
качественно одинаковый фазовый состав: ортофосфат европия или ортофосфат РЗЭ с моноклинной структурой;
сквозная металлическая (электронная) проводимость при молярном соотношении EuPO4(MPO4) : Ni ≤ 1;
открытая пористость - 0;
скорость выщелачивания европия или РЗЭ в дистиллированную воду при температуре 90oС 10-9 -10-8 г/см2•сут;
при молярном соотношении EuPO4(MPO4) : Ni ≤ 1 максимальная емкость по оксиду европия или оксидам РЗЭ 57,6 или 55,8 мас.% соответственно и минимальная емкость по никелю (расход никеля) 19,2 или 20,0 мас.% соответственно.
The obtained samples of hot-pressed cermets had the following characteristics:
qualitatively identical phase composition: europium orthophosphate or REE orthophosphate with a monoclinic structure;
through metal (electronic) conductivity at a molar ratio of EuPO 4 (MPO 4 ): Ni ≤ 1;
open porosity - 0;
the leaching rate of europium or REE in distilled water at a temperature of 90 o With 10 -9 -10 -8 g / cm 2 • day;
with a molar ratio of EuPO 4 (MPO 4 ): Ni ≤ 1, the maximum capacity for europium oxide or REE oxides is 57.6 or 55.8 wt.%, respectively, and the minimum capacity for nickel (nickel consumption) is 19.2 or 20.0 wt. % respectively.

Как видно из примеров, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет отверждать концентрат ТПЭ или (ТПЭ+РЗЭ) в плотную непористую металлокерамику и упростить процесс ее получения за счет снижения температуры кальцинации с 800 до 300-350oС без ухудшения важнейших характеристик конечной формы отверждения, в частности сквозной металлической (электронной) проводимости, химической устойчивости, высокой емкости по оксидам ТПЭ или оксидам (ТПЭ+РЗЭ), которая может достигать 67,7 или 56,0 мас.% соответственно, и низкой емкости по никелю (расхода никеля) 14,6 или 19,9 мас.% (минимум) соответственно.As can be seen from the examples, the proposed method in comparison with the prototype allows you to cure the concentrate TPE or (TPE + REE) in a dense non-porous cermet and simplify the process of obtaining it by lowering the temperature of calcination from 800 to 300-350 o With no degradation of the most important characteristics of the final form of curing , in particular, through metal (electronic) conductivity, chemical resistance, high capacity for TPE oxides or oxides (TPE + REE), which can reach 67.7 or 56.0 wt.%, respectively, and low nickel capacity (consumption nickel) 14.6 or 19.9 wt.% (minimum), respectively.

Источники информации
1. Galkin B.Ya., Yessimantovski V.M., Lazarev L.N., Lyubtsev R.I. et al. Extraction of Cesium and Strontium, Rare Earth Elements, and TRU from Liquid Volative Waste by Means of an Extractant, Based on a Dicarboxylate of Cobalt. Int. Conf. on Chem. Extraction "ISEC-88", Moscow, 1988.
Sources of information
1. Galkin B.Ya., Yessimantovski VM, Lazarev LN, Lyubtsev RI et al. Extraction of Cesium and Strontium, Rare Earth Elements, and TRU from Liquid Volative Waste by Means of an Extractant, Based on a Dicarboxylate of Cobalt. Int. Conf. on Chem. Extraction "ISEC-88", Moscow, 1988.

2. Harker A.B. Tailored ceramics, in Radioactive Waste Forms for the Future /edited by Lutze W. and Ewing R.C. (North-Holland, Amsterdam), 1988, p. 335-392. 2. Harker A.B. Tailored ceramics, in Radioactive Waste Forms for the Future / edited by Lutze W. and Ewing R.C. (North-Holland, Amsterdam), 1988, p. 335-392.

3. Aaron W.S., Quinby T.C., Kobisk E.H. Cermet High-Level Waste Forms. Report ORNL/TM-6404 (Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN), 1978. 3. Aaron W.S., Quinby T.C., Kobisk E.H. Cermet High-Level Waste Forms. Report ORNL / TM-6404 (Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN), 1978.

4. Патент РФ 2138866, приор. 09.04.98, опубл. 27.09.99, бюл. 27. 4. RF patent 2138866, prior. 04/09/98, publ. 09/27/99, bull. 27.

5. Соединения редкоземельных элементов. Системы с оксидами I-III групп /Арсеньев П. А, Ковба Л.М., Багдасаров Х.С. и др. - М.: Наука, 1983, 278 с. (Химия редких элементов). 5. Compounds of rare earth elements. Systems with oxides of I-III groups / Arsenyev P. A, Kovba L.M., Bagdasarov Kh.S. et al. - M .: Nauka, 1983, 278 p. (Chemistry of rare elements).

Claims (1)

Способ отверждения концентрата трансплутониевых или трансплутониевых и редкоземельных элементов в металлокерамику со сквозной металлической проводимостью, включающий смешение концентрата трансплутониевых или трансплутониевых и редкоземельных элементов с раствором керамикообразующего матричного материала и раствором металлообразующего матричного материала - нитрата никеля, кальцинацию смеси растворов и компактирование кальцината горячим прессованием в инертной атмосфере, отличающийся тем, что в качестве керамикообразующего матричного материала используют концентрированную ортофосфорную кислоту в эквимолярном количестве в пересчете пентаоксид фосфора по отношению к оксидам трансплутониевых или трансплутониевых и редкоземельных элементов. A method of curing a concentrate of transplutonium or transplutonium and rare earth elements in cermets with through metal conductivity, comprising mixing a concentrate of transplutonium or transplutonium and rare earth elements with a solution of a ceramic-forming matrix material and a solution of a metal-forming matrix material - nickel nitrate, calcining the calcine with a calcine mixture and calcining the mixture characterized in that as a ceramic-forming m -symmetric material using concentrated phosphoric acid in an equimolar amount, based on the phosphorus pentoxide with respect to oxides or transplutonium transplutonium and rare earth elements.
RU2001100842A 2001-01-09 2001-01-09 Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet RU2201629C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001100842A RU2201629C2 (en) 2001-01-09 2001-01-09 Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001100842A RU2201629C2 (en) 2001-01-09 2001-01-09 Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001100842A RU2001100842A (en) 2003-01-27
RU2201629C2 true RU2201629C2 (en) 2003-03-27

Family

ID=20244691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001100842A RU2201629C2 (en) 2001-01-09 2001-01-09 Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2201629C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531637C2 (en) * 2008-12-30 2014-10-27 Арева Нс Method of treating nitrogen-containing aqueous liquid wastes by calcination and vitrification
RU2532413C2 (en) * 2008-12-30 2014-11-10 Арева Нс Method of processing liquid water-nitrate effluent by calcination and vitrification

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531637C2 (en) * 2008-12-30 2014-10-27 Арева Нс Method of treating nitrogen-containing aqueous liquid wastes by calcination and vitrification
RU2532413C2 (en) * 2008-12-30 2014-11-10 Арева Нс Method of processing liquid water-nitrate effluent by calcination and vitrification

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Morgan et al. High‐alumina tailored nuclear waste ceramics
AU2023206234A1 (en) Composition and method for the processing of hazardous sludges and ion exchange media
Pepin et al. Crystal data for rare earth orthophosphates of the monazite structure-type
CN110734283B (en) Preparation method of novel phosphate composite ceramic solidified body material
RU2201629C2 (en) Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet
Chen et al. Transformation of Cs-IONSIV® into a ceramic wasteform by hot isostatic pressing
Komorowski et al. Characterization of protonically exchanged NASICON
RU2138866C1 (en) Method of hardening of concentrate of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements to form cermet
CN112142463B (en) Preparation of ZrO by hot-pressing sintering2/ZrSiO4Method for multiphase ceramics and application of multiphase ceramics to radionuclide solidification
RU2098874C1 (en) Method for solidifying concentrate of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in ceramics
RU2727711C1 (en) Conditioning method of tritium-containing water
Bamberger Preparation of metal phosphates by metathesis reaction with BPO4
EP1412950B1 (en) Encapsulation of waste
Shelyug et al. Effect of annealing on structural and thermodynamic properties of ThSiO4-ErPO4 xenotime solid solution
Karlina et al. Thermodynamic simulation and experimental study of irradiated reactor graphite waste processing with REE oxides
RU2210824C2 (en) Method for immobilizing fractions of high activity wastes of transplutonium and rare-earth elements (alternatives)
Konovalov et al. On immobilization of high-level waste in an Y–Al garnet-based cermet matrix in SHS conditions
RU2243609C2 (en) Method for ceramic solidification of concentrates of transplutonium and rare-earth elements
Rovnyi et al. REE and TRU incorporation into monazite structure ceramics
Morgan et al. Chemical and ceramic methods toward safe storage of actinides
Clavier et al. Study of Actinides Incorporation in Thorium Phosphate-Diphosphate/Monazite Based Ceramics
RU2237937C1 (en) Method for manufacturing storage targets
Koryttseva et al. Combined Thermal Expansion and Hydrolytic Stability Study of Lanthanide Vanadates LnVO4 and CaLnZr (VO4) 3 (Ln= La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Yb) with Zircon and Monazite Structures
Westsik Jr et al. Hydrothermal glass reactions in salt brine
JPH03264897A (en) Treatment of high level radioactive waste

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110110