RU2217825C2 - Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее - Google Patents
Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее Download PDFInfo
- Publication number
- RU2217825C2 RU2217825C2 RU2001123794A RU2001123794A RU2217825C2 RU 2217825 C2 RU2217825 C2 RU 2217825C2 RU 2001123794 A RU2001123794 A RU 2001123794A RU 2001123794 A RU2001123794 A RU 2001123794A RU 2217825 C2 RU2217825 C2 RU 2217825C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- portland cement
- exchange resins
- water
- slag
- inclusion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к области переработки радиоактивных ионообменных смол методом цементирования. Сущность изобретения: способ включает смешение радиоактивных ионообменных смол в количестве 12-13% по массе сухой смолы с шлако-портландцементом и водой при водоцементном отношении 0,46-0,50 и последующее отверждение. Преимущества изобретения заключаются в увеличении степени включения ионообменных смол в портландцементное связующее, повышении водостойкости и снижении выщелачиваемости радионуклидов цезия. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области переработки радиоактивных ионообменных смол (ИОС) методом цементирования.
Отработанные катиоонообменные и аниоонобменные смолы являются наиболее радиоактивными (до 10-3 Ки/кг и более) отходами, образующимися при эксплуатации ядерных энергетических установок (ЯЭУ) [1]. Поэтому включение их в связующее, надежно изолирующее от окружающей среды, является важной экологической задачей.
Известен способ включения радиоактивных ИОС в неорганическое связующее на основе портландцемента. Отечественные портландцементы содержат 19-23% SiO2, 3-7% Al2O3, 60-67% СаО, до 3% МgО, до 1% SO3, до 1% Fе2О3. В портландцемент рекомендуется включать не более 10% ИОС (по массе сухой смолы) при водоцементном отношении 0,52-0,56 [2, 3]. Данный способ по своей технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близок к заявляемому и выбран в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является высокая выщелачиваемость радиоцезия из портландцементных компаундов и низкая степень включения в них ИОС. Причем при включении ИОС в бессолевых (Н+- и ОН--) формах цементные компаунды обладают и низкой водостойкостью. Даже обработка ИОС гидрофобной полиэфирной смолой, повышающая степень включения до 12-13%, не снижает существенно выщелачиваемости радиоцезия [3].
Согласно отечественным техническим требованиям РД 95 10497-93 механическая прочность радиоактивных цементных компаундов должна быть не менее 50 кгс/см2 (причем компаунды считаются водостойкими, если они сохраняют прочность не менее 50 кгс/см2 и после выдержки в воде в течение 90 сут), а выщелачиваемость радиоцезия - менее 10-3 г/см2•сут [4].
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в увеличении степени включения ИОС в портландцементное связующее, повышении его водостойкости и снижении выщелачиваемости радиоцезия.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе включения радиоактивных ИОС в портландцементное связующее в качестве связующего используют шлакопортландцемент при водоцементном отношении 0,46-0,50 и включении до 12-13% ИОС (по массе сухой смолы).
Шлакопортландцемент получают добавкой к портландцементу измельченного доменного гранулированного шлака (до 80 мас.%), что обеспечивает минеральный состав 34-39% SiO2, 5-7% Al2O3, 48-50% СаО, до 3% МgО, до 1,5% SO3, до 1% Fe2О3. РД 95 10497-93 [4] шлакопортландцементы допускаются к использованию для отверждения жидких радиоактивных отходов наравне с портландцементами.
Способ осуществляется следующим образом.
Радиоактивные ИОС смешивают с шлакопортландцементом и водой при водоцементном отношении 0,46-0,50. При бессолевых формах ИОС (Н+- для катионита и ОН-- для анионита) в шлакопортландцемент включают до 12% по массе сухой смолы, а при солевых формах ИОС - до 13% по массе сухой смолы. Смесь перемешивают до получения однородной массы, а затем отверждают в течение 28 суток для набора прочности, достаточной для безопасной транспортировки (не менее 50 кг/см2). Шлакопортландцементные компаунды обладают достаточно высокой водостойкостью (сохраняют прочность не менее 50 кг/см2 через 90 суток выдержки в воде) и выщелачиваемостью через 90 суток менее 10-3 г/см2•сут, что обеспечивает их безопасное захоронение в типовых бетонных хранилищах.
По сравнению с известными способами включения радиоактивных ИОС в портландцементное связующее использование для этой цели шлакопортландцемента при пониженном водоцементном отношении 0,46-0,50 обеспечивает повышение степени включения ИОС на 20-30% при сохранении достаточно высокой прочности (не менее 50 кг/см2) и выщелачиваемость достаточно низкую (менее 10-3 г/см2•сут) для захоронения в типовые бетонные хранилища. При этом обеспечивается водостойкость цементных компаундов даже при включении ИОС в бессолевых формах, что не следует явным образом из уровня техники (вяжущая способность шлакопортландцемента ниже, чем портландцемента), т.е. предлагаемый способ соответствует критерию изобретательского уровня.
Примеры конкретного исполнения.
Пример I (Прототип). Смесь радиоактивных катионитов КУ-2 (в Н+-форме и в Na+-форме) и анионитов (в ОН+- форме и в SO -фopмe) в соотношении 1:1 перемешивали с портландцементом марки 400 и водой при массовом отношении 0,52-0,56 до получения однородной массы и отверждали в течение 28 суток. Цементные компаунды испытывали на прочность по ГОСТ 310.4-81 и выщелачиваемость по ГОСТ 29114-91. Характеристика цементных компаундов приведена в таблице.
Пример II. Отличается от примера I тем, что в качестве связующего использовали шлакопортландцемент при водоцементном отношении 0,45-0,50. Характеристика цементных компаундов приведена в таблице.
Из данных, приведенных в таблице, следует, что при использовании портландцемента (по прототипу) прочные и водостойкие цементные компаунды получают при включении не более 10 мас.% ИОС в солевых формах и не более 7,5 мас.% ИОС в бессолевых формах. Причем во всех случаях выщелачиваемость 137Cs превышает 1,0·10-3 г/см2·сут, что требует принятия дополнительных мер безопасности (обмазка блоков битумом, импрегнирование полимерами и др.) для их захоронения. В то же время, использование шлакопортландцемента, обладающего пониженной водовяжущей способностью, позволяет включать до 12-13 мас.% ИОС с получением прочных, водостойких компаундов с выщелачиваемостью 137Cs менее 1,0·10-3г/см2·сут, что достаточно для безопасного захоронения в типовые бетонные хранилища.
Предлагаемый способ может осуществляться на том же оборудовании, что и при использовании портландцемента, а шлакопортландцемент выпускается в промышленных масштабах, т.е. способ является промышленно применимым. Применение данного способа повышает экологическую безопасность захоронения радиоактивных отходов и, кроме того, позволяет использовать для этой цели вредные отходы металлургической промышленности (доменный шлак входящий в состав шлакопортландцемента).
Источники информации
1. Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 110-111.
2. Bonnevie-Svendsen M., Tallberg К., Aittola P., e.a. Studies on the incorporation of spent ion-exchange resins from nuclear power plants into bitum and cement. - In: Symposium on the ion-site management of power reactor wastes, Zurich, 26-30 March, 1979, Paris, 1979, p. 155-174.
3. Byckley L.H., Speranzini R.A. Evalution of matrica for immijbiliting ion-exchange resins, AECL - 6971, jule 1980.
4. Качество компаундов, образующихся при цементировании жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности. - Технические требования. - РД 95 10497-93. М.: Минатом РФ, 1993.
Claims (1)
- Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее, включающий их смешение с цементом и водой с последующим отверждением, отличающийся тем, что в качестве портландцементного связующего используют шлакопортландцемент при водоцементном отношении 0,46-0,50 и включении до 12-13% ионообменных смол по массе сухой смолы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123794A RU2217825C2 (ru) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123794A RU2217825C2 (ru) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001123794A RU2001123794A (ru) | 2003-06-27 |
RU2217825C2 true RU2217825C2 (ru) | 2003-11-27 |
Family
ID=32026841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001123794A RU2217825C2 (ru) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2217825C2 (ru) |
-
2001
- 2001-08-27 RU RU2001123794A patent/RU2217825C2/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4859367A (en) | Waste solidification and disposal method | |
US5439318A (en) | Cementitious encapsulation of waste materials and/or contaminated soils containing heavy metals to render them immobile | |
EP0124965B1 (en) | Process for the encapsulation of ion exchange resins | |
KR910005930B1 (ko) | 붕산 슬러리의 캡슐화 방법 | |
JP2513690B2 (ja) | 放射性廃棄物の固化剤 | |
EP0644555B1 (en) | Preparation of inorganic hardenable slurry and method for solidifying wastes with the same | |
US4594186A (en) | Method for improving the radionuclide retention properties of solidified radioactive wastes | |
US4892685A (en) | Process for the immobilization of ion exchange resins originating from radioactive product reprocessing plants | |
RU2217825C2 (ru) | Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее | |
JP3809045B2 (ja) | 沸騰水型原子力発電所から生じた低レベル放射性湿潤廃棄物の共固化方法 | |
RU2206933C2 (ru) | Способ включения радиоактивных ионообменных смол в быстротвердеющие цементы | |
US9274093B2 (en) | Method for characterization of the rate of movement of an oxidation front in cementitious materials | |
FI129112B (fi) | Menetelmä nestemäisten jätteiden käsittelemiseksi ja kiinteyttämiseksi | |
Matsuzuru et al. | Immobilization of cesium-137 in cement-waste composites by addition of mineral zeolites | |
RU2231842C2 (ru) | Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее | |
US5143653A (en) | Process for immobilizing radioactive ion exchange resins by a hydraulic binder | |
Stegemann | Interactions between wastes and binders | |
EP0556385B1 (en) | Process for fixing lead-contaminated ecologically hazardous industrial waste materials using clinoptilolite zeolite | |
RU2122754C1 (ru) | Композиция на основе природных и искусственных алюмосиликатных материалов для отверждения жидких низко- и среднеактивных отходов с высокой концентрацией солей натрия, содержащих радиоцезий | |
Lokken | Review of radioactive waste immobilization in concrete | |
Wagh et al. | Investigations in ceramicrete stabilization of hanford tank wastes | |
JP3164131B2 (ja) | 放射性廃棄物の処理構造物に用いられる骨材 | |
RU2200995C2 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
RU2201630C2 (ru) | Способ переработки кислотных жидких радиоактивных отходов | |
RU2087043C1 (ru) | Способ отверждения радиоактивных отходов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080828 |