RU2362225C2 - Stabilising material and method of producing thereof - Google Patents

Stabilising material and method of producing thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2362225C2
RU2362225C2 RU2007114387/06A RU2007114387A RU2362225C2 RU 2362225 C2 RU2362225 C2 RU 2362225C2 RU 2007114387/06 A RU2007114387/06 A RU 2007114387/06A RU 2007114387 A RU2007114387 A RU 2007114387A RU 2362225 C2 RU2362225 C2 RU 2362225C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binder
stabilizer material
boron
mixture
magnesium
Prior art date
Application number
RU2007114387/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007114387A (en
Inventor
Леонид Михайлович Шарыгин (RU)
Леонид Михайлович Шарыгин
Андрей Юлианович Муромский (RU)
Андрей Юлианович Муромский
Мария Леонидовна Калягина (RU)
Мария Леонидовна Калягина
Николай Никифорович Давиденко (RU)
Николай Никифорович Давиденко
Владимир Иванович Лебедев (RU)
Владимир Иванович Лебедев
Олег Алексеевич Шарый (RU)
Олег Алексеевич Шарый
Original Assignee
ОАО "Концерн Энергоатом"
ЗАО ПНФ "Термоксид"
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 ОАО "Концерн Энергоатом", ЗАО ПНФ "Термоксид" filed Critical ОАО "Концерн Энергоатом"
Priority to RU2007114387/06A priority Critical patent/RU2362225C2/en
Publication of RU2007114387A publication Critical patent/RU2007114387A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2362225C2 publication Critical patent/RU2362225C2/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to compositions and methods of producing stabilising material, used in atomic power engineering for retaining spent nuclear fuel and solid radioactive wastes of atomic power stations. The stabilisation material contains a magnesium phosphate binder and a powdered part. The powdered part contains aluminium oxide (Al2O3), magnesium oxide (MgO) and a boron-containing component. The stabilising material contains the following, wt %: magnesium phosphate binder 56-66; powdered part 44-34; composition of the powdered part: Al2O3 78-90; MgO 22-10; boron containing component (in terms of boron) 0-1; composition of magnesium phosphate binder: P2O5 30-40; MgO 7-8.5; H2O makes up the rest. The method of producing stabilising material involves mixing the powdered part with the binder at temperature not above 25°C, obtaining a fluid mixture with viscosity of 300-1000 cSt with subsequent solidification of the stabilising material. The mixture is used for retaining spent nuclear fuel or for other purposes during the "life-span" of the mixture in liquid state.
EFFECT: longer "life-span" in liquid state, increased mechanical strength and reduced acidity.
11 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к составам и способам получения материала-стабилизатора, используемого в атомной энергетике для фиксации отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и отверждения жидких и твердых радиоактивных отходов. Фиксирование отработавшего ядерного топлива самоотверждающимся материалом-стабилизатором позволяет обеспечить жесткую фиксацию ядерного топлива и предохраняет образование просыпей делящегося материала при его перевозке и хранении. Из вяжущих веществ наибольший интерес для использования в качестве материала-стабилизатора представляют фосфатные цементы. Фосфатные цементы хорошо растворимы в кислотах, что существенно упрощает переработку ОЯТ после его выдержки.The invention relates to compositions and methods for producing a stabilizer material used in nuclear energy for fixing spent nuclear fuel (SNF) and curing liquid and solid radioactive waste. The fixation of spent nuclear fuel with a self-curing stabilizer material allows for rigid fixation of nuclear fuel and prevents spillage of fissile material during its transportation and storage. Of the binders, phosphate cements are of greatest interest for use as a stabilizing material. Phosphate cements are readily soluble in acids, which greatly simplifies the reprocessing of spent fuel after aging.

Известны фосфатные цементы, твердеющие при комнатной температуре, которые нашли применение в качестве зубных цементов и огнеупорных бетонов, состоящие из жидкости затворения (связующего) и порошковой части (С.Л.Голынко-Вольфсон, М.М.Сычев, Л.Г.Судакас, Л.Н.Скобко. Химические основы технологии и применение фосфатных связок и покрытий. - Изд-во «Химия», 1968, 188 с.; П.П.Будников, Л.В.Хорошавин. Огнеупорные бетоны на фосфатных связках. - «Металлургия», М., 1971; В.А.Копейкин, А.П.Петрова, И.Л.Рашкован. Материалы на основе металлофосфатов. - Изд-во «Химия», М., 1976, 200 с.; М.М.Сычев. Неорганические клеи. - «Химия», 1986, 157 с.; US 2937101 А, 17.05.1960; SU 420585 A, 26.05.1972). Жидкостью затворения являются раствор фосфорной кислоты, алюмофосфатное связующее, а также растворы фосфатов различных металлов. Порошковая часть таких цементов представляет собой оксид цинка, магнезит, глинозем, обожженный дунит, хромит и различные добавки. Недостатками фосфатных зубных цементов и огнеупорных бетонов являются малое «время жизни» в жидком состоянии и исключительно высокая вязкость смеси.Known phosphate cements, hardening at room temperature, which have found application as dental cements and refractory concrete, consisting of a mixing fluid (binder) and a powder part (S.L. Golynko-Wolfson, M.M.Sychev, L.G. Sudakas , LN Skobko. Chemical fundamentals of technology and the use of phosphate binders and coatings. - Chemistry Publishing House, 1968, 188 pp .; P. P. Budnikov, L. V. Khoroshavin. Refractory Concrete with Phosphate Binders. - "Metallurgy", M., 1971; V. A. Kopeikin, A. P. Petrova, I. L. Rashkovan. Materials based on metallophosphates. - Publishing house "Chemistry", M., 1976, 200 pp .; M.M.Sychev. Inorganic adhesives. - “Chemistry”, 1986, 157 pp .; US 2937101 A, 05.17.1960; SU 420585 A, 05.26.1972). The mixing liquid is a solution of phosphoric acid, aluminophosphate binder, as well as solutions of phosphates of various metals. The powder part of such cements is zinc oxide, magnesite, alumina, calcined dunite, chromite and various additives. The disadvantages of phosphate dental cements and refractory concrete are the short “life time” in the liquid state and the exceptionally high viscosity of the mixture.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому материалу-стабилизатору является цинкофосфатный цемент (консервант) (RU 2271588 С2, 12.04.2004), состоящий из алюмофосфатного связующего и порошка на основе оксида цинка с добавками оксидов различных металлов. Отношение массовых долей порошка к алюмофосфатной связке равно 1:2. Недостатками предложенного материала являются низкое значение рН в затвердевшем состоянии, малое «время жизни» в жидком состоянии и медленное нарастание прочности при затвердевании.The closest in technical essence to the claimed stabilizer material is zinc phosphate cement (preservative) (RU 2271588 C2, 04/12/2004), consisting of aluminophosphate binder and powder based on zinc oxide with additives of oxides of various metals. The ratio of mass fractions of powder to aluminophosphate binder is 1: 2. The disadvantages of the proposed material are low pH in the hardened state, a small "lifetime" in the liquid state and a slow increase in strength during hardening.

Целью предлагаемого изобретения является создание материала-стабилизатора для фиксирования отработавшего ядерного топлива и отверждение жидких и твердых радиоактивных отходов, лишенного перечисленных недостатков. Поставленная цель решается предлагаемым материалом-стабилизатором, включающим магнийфосфатное связующее и порошковую часть, состоящую из оксида алюминия (Al2O3), оксида магния (MgO) и боросодержащего компонента (БК).The aim of the invention is the creation of a stabilizer material for fixing spent nuclear fuel and solidification of liquid and solid radioactive waste, devoid of the above disadvantages. The goal is solved by the proposed stabilizer material, including a magnesium phosphate binder and a powder part, consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO) and a boron-containing component (BC).

Материал-стабилизатор имеет состав, мас.%:The stabilizer material has a composition, wt.%:

магнийфосфатное связующееmagnesium phosphate binder 56-66;56-66; порошковая частьpowder part 44-34;44-34;

состав порошковой части:composition of the powder part:

Al2O3 Al2O 3 78-90;78-90; MgOMgO 22-10;22-10; БК (в пересчете на В)BC (in terms of B) 0-1;0-1;

состав магнийфосфатного связующего:composition of magnesium phosphate binder:

P2O5 P 2 O 5 30-40;30-40; MgOMgO 7-8,5;7-8.5; H2OH 2 O остальноеrest

Увеличение содержания в смеси магнийфосфатного связующего более 66% значительно снижает механическую прочность материала-стабилизатора. Увеличение содержания в смеси порошковой части более 44% приводит к существенному уменьшению времени жизни смеси в жидком состоянии. В соответствии с требованиями к материалу-стабилизатору время жизни его в жидком состоянии должно быть не менее одного часа. В течении этого времени необходимо осуществить заливку жидким материалом-стабилизатором ОЯТ и подготовить оборудование для проведения последующих операций.An increase in the content of a magnesium phosphate binder in a mixture of more than 66% significantly reduces the mechanical strength of the stabilizer material. An increase in the content of the powder part in the mixture of more than 44% leads to a significant decrease in the lifetime of the mixture in the liquid state. In accordance with the requirements for the stabilizer material, its liquid life should be at least one hour. During this time, it is necessary to fill the liquid with SNF stabilizer and prepare equipment for subsequent operations.

Увеличение содержания Al2О3 в порошковой части более 90% приводит к существенному повышению вязкости смеси, что затрудняет его использование для фиксирования ОЯТ. Увеличение содержания MgO в порошковой части более 22% значительно снижает время жизни смеси в жидком состоянии.An increase in the Al 2 O 3 content in the powder part of more than 90% leads to a significant increase in the viscosity of the mixture, which complicates its use for fixing SNF. An increase in the MgO content in the powder part of more than 22% significantly reduces the lifetime of the mixture in the liquid state.

Концентрация P2O5 в связующем в пределах 30-40% соответствует области максимальной растворимости MgO в фосфорной кислоте. Уменьшение или увеличение концентрации P2O5 по сравнению с предельными значениями приводит к снижению концентрации MgO в связующем и, следовательно, к уменьшению механической прочности материала-стабилизатора. Связующее имеет значение рН 0,8-1,5 и вязкость 70-150 сСт.The concentration of P 2 O 5 in the binder within 30-40% corresponds to the region of maximum solubility of MgO in phosphoric acid. A decrease or increase in the concentration of P 2 O 5 compared with the limiting values leads to a decrease in the concentration of MgO in the binder and, consequently, to a decrease in the mechanical strength of the stabilizer material. The binder has a pH of 0.8-1.5 and a viscosity of 70-150 cSt.

В качестве оксида алюминия используют глинозем с удельной поверхностью 50-150 м2/г и размером гранул менее 0,1 мм. Глинозем не только выполняет роль наполнителя, но также за счет хемосорбции фосфатов на поверхности первичных частиц способствует созданию в системе пересыщения по цементирующей фазе, в качестве которой выступает гидрат двухзамещенного фосфата магния MgHPO4·3H2O.Alumina with a specific surface area of 50-150 m 2 / g and a granule size of less than 0.1 mm is used as alumina. Alumina not only serves as a filler, but also due to the chemisorption of phosphates on the surface of primary particles, it contributes to the creation of a supersaturation system in the cementing phase, which is hydrated disodium magnesium phosphate MgHPO 4 · 3H 2 O.

В качестве оксида магния используют плавленый магнезит с размером гранул менее 0,1 мм. Можно использовать также порошок магнезитовый каустический, дунит и другое магнийсодержащее сырье, которое предварительно отжигают при температуре выше 1500°С для снижения реакционной способности оксида магния.As magnesium oxide, fused magnesite with a granule size of less than 0.1 mm is used. Caustic magnesite powder, dunite and other magnesium-containing raw materials can also be used, which are preliminarily annealed at temperatures above 1500 ° C to reduce the reactivity of magnesium oxide.

Способ получения материала-стабилизатора включает смешение порошковой части со связующим с образованием текучей суспензии с вязкостью 300-400 сСт. С увеличением времени вязкость смеси возрастает до 1000 сСт и она теряет текучесть, схватывается. Время от начала затворения до момента схватывания соответствует времени жизни смеси в жидком состоянии (времени схватывания). В течение этого времени жидкий материал-стабилизатор с вязкостью 300-1000 сСт должен быть подан на фиксацию ОЯТ. Далее в материале-стабилизаторе, потерявшем текучесть, протекают процессы твердения, характеризующиеся увеличением механической прочности.A method of obtaining a stabilizer material involves mixing the powder part with a binder to form a fluid suspension with a viscosity of 300-400 cSt. With increasing time, the viscosity of the mixture increases to 1000 cSt and it loses fluidity and sets. The time from the beginning of mixing to the moment of setting corresponds to the lifetime of the mixture in the liquid state (setting time). During this time, a liquid stabilizer material with a viscosity of 300-1000 cSt should be submitted for SNF fixation. Further, in the stabilizer material, which has lost fluidity, hardening processes occur, characterized by an increase in mechanical strength.

Процесс твердения материала-стабилизатора проводят при температуре 15-100°С и относительной влажности 70-100%. Увеличение температуры более 100°С приводит к значительным механическим напряжениям в материале из-за различных температурных коэффициентов расширения жидкой и твердой фаз смеси. Понижение температуры ниже 15°С связано со значительными затратами на охлаждение смеси. При относительной влажности менее 70% значительно нарушается однородность поверхностного и внутреннего слоев материала.The hardening process of the stabilizer material is carried out at a temperature of 15-100 ° C and relative humidity of 70-100%. An increase in temperature of more than 100 ° C leads to significant mechanical stresses in the material due to different temperature coefficients of expansion of the liquid and solid phases of the mixture. Lowering the temperature below 15 ° C is associated with significant costs for cooling the mixture. At a relative humidity of less than 70%, the uniformity of the surface and inner layers of the material is significantly violated.

При смешении порошковой части со связующим происходит химическое взаимодействие оксида магния с фосфорной кислотой, присутствующей в связующем, сопровождающееся концентрированным выделением тепла. Скорость химической реакции, а следовательно, время жизни смеси в жидком состоянии очень сильно зависят от температуры. Для того чтобы избежать разогрева смеси, необходимо организовать отвод тепла таким образом, чтобы температура материала-стабилизатора в жидком состоянии не превышала 25°С. В качестве порошковой части используют механическую смесь порошков оксида алюминия, оксида магния и бор-содержащего компонента. Возможно раздельное смешение порошкообразных компонентов. Сначала смешивают со связующим оксид алюминия, а затем добавляют механическую смесь оксида магния и боросодержащего компонента. Для уменьшения разогрева смеси связующее перед введением порошковой части охлаждают до температуры 5-18°С.When the powder part is mixed with a binder, a chemical interaction of magnesium oxide with phosphoric acid, which is present in the binder, occurs, accompanied by concentrated heat. The rate of a chemical reaction, and therefore the lifetime of a mixture in a liquid state, is very dependent on temperature. In order to avoid heating the mixture, it is necessary to organize heat removal so that the temperature of the stabilizer material in the liquid state does not exceed 25 ° C. As a powder part, a mechanical mixture of alumina, magnesium oxide and boron-containing component powders is used. Separate mixing of the powdered components is possible. First, alumina is mixed with a binder, and then a mechanical mixture of magnesium oxide and boron-containing component is added. To reduce the heating of the mixture, the binder is cooled to a temperature of 5-18 ° C before the introduction of the powder part.

Пример 1. Для приготовления материала-стабилизатора в качестве оксида алюминия использовали глинозем молотый марки Г-00 с размером гранул менее 0,1 мм, выпускаемый ОАО «СУ АЛ», филиал «УА3-СУ АЛ», г. Каменск-Уральский, Свердловской области. Глинозем имел удельную поверхность 90±5 м/г, определенную по низкотемпературной адсорбции азота. В качестве оксида магния применяли периклаз плавленый, пылевидная фракция марки ППП-85 с размером гранул менее 0,1 мм, выпускаемый ОАО «Огнеупоры», г.Богданович, Свердловской области. Магнийфосфатное связующее готовили с использованием порошка магнезитового каустического марки ПМК-87, ГОСТ 1216-87, производитель ОАО «Комбинат Магнезит», г.Сатка, Челябинской области и термической ортофосфорной кислоты 70% концентрации, марки Б, ГОСТ 10678-76. Связующее получали путем растворения при 80-100°С магнезитового порошка в растворе ортофосфорной кислоты 45,7-55% концентрации. В связующем концентрацию магния определяли трилонометрическим методом, а фосфат-ионы с предварительным осаждением в виде фосфоромолибдата аммония в азотной кислоте (Г.Шарло. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. Т.2, Изд-во «Химия», М., 1969 г). Оптимальный состав материала-стабилизатора, мас.%:Example 1. For the preparation of the stabilizer material, alumina was used ground alumina grade G-00 with a granule size of less than 0.1 mm, manufactured by OJSC SU AL, a branch of UA3-SU AL, Kamensk-Uralsky, Sverdlovsk area. Alumina had a specific surface area of 90 ± 5 m / g, determined by low temperature nitrogen adsorption. Fused periclase, a dusty fraction of the PPP-85 brand with a granule size of less than 0.1 mm, manufactured by Ogneupory OJSC, Bogdanovich, Sverdlovsk Region, was used as magnesium oxide. Magnesium phosphate binder was prepared using a powder of magnesite caustic grade PMK-87, GOST 1216-87, manufacturer of OJSC “Combine Magnesite”, Satka, Chelyabinsk region and thermal phosphoric acid of 70% concentration, grade B, GOST 10678-76. A binder was obtained by dissolving at 80-100 ° C magnesite powder in an orthophosphoric acid solution of 45.7-55% concentration. In the binder, the magnesium concentration was determined by the trilonometric method, and phosphate ions with preliminary precipitation in the form of ammonium phosphoromolybdate in nitric acid (G. Charlot. Methods of analytical chemistry. Quantitative analysis of inorganic compounds. T.2, Publishing House "Chemistry", M., 1969 g). The optimal composition of the stabilizer material, wt.%:

магнийфосфатное связующееmagnesium phosphate binder 61;61; порошковая частьpowder part 39;39;

состав порошковой части:composition of the powder part:

глинозем молотый; марки Г-00ground alumina; brand G-00 84,8;84.8; периклаз плавленый ППП-85fused periclase PPP-85 14,5;14.5; оксид бора (в пересчете на бор)boron oxide (in terms of boron) 0,8;0.8;

состав магнийфосфатного связующего:composition of magnesium phosphate binder:

P2O3 P 2 O 3 33,1;33.1; MgOMgO 8;8; H2OH 2 O остальноеrest

Объемы одновременно затворяемой массы были небольшие: на 25 мл магнийфосфатного связующего, имеющего плотность 1,46 г/см3, добавляли в виде механической смеси расчетное количество порошковой части. Смешение проводили в водяном термостате, охладив предварительно связующее до 16°С, при непрерывном перемешивании. За счет протекания химической реакции температура смеси возрастала и ее поддерживали в пределах 19-20°С в течение всего времени смешения. Через 30 минут жидкую смесь заливали в цилиндрические полихлорвиниловые трубки диаметром 1 см и высотой 1,2 см, заклеенные с одной стороны клейкой лентой и выдерживали до затвердевания. Затем заклеивали вторую торцевую часть трубки клейкой лентой и помещали образцы на выдержку при комнатной температуре в герметически закрытый сосуд. Через определенные промежутки времени затвердевший материал-стабилизатор в виде цилиндриков извлекали и определяли механическую прочность на сжатие (Pm) по ГОСТ 24409-80 с использованием гидравлического пресса РПГ-10 с цифровым измерителем силы ИСЦ-1.The volumes of the mass being simultaneously sealed were small: for 25 ml of a magnesium phosphate binder having a density of 1.46 g / cm 3 , the calculated amount of the powder part was added as a mechanical mixture. Mixing was carried out in a water thermostat, having previously cooled the binder to 16 ° C, with continuous stirring. Due to the course of the chemical reaction, the temperature of the mixture increased and it was maintained within 19-20 ° C during the entire mixing time. After 30 minutes, the liquid mixture was poured into cylindrical polyvinyl chloride tubes with a diameter of 1 cm and a height of 1.2 cm, sealed on one side with adhesive tape and kept to harden. Then, the second end part of the tube was sealed with adhesive tape and the samples were placed for aging at room temperature in a hermetically sealed vessel. At certain time intervals, the hardened stabilizer material in the form of cylinders was removed and the mechanical compressive strength (P m ) was determined in accordance with GOST 24409-80 using an RPG-10 hydraulic press with an ISTS-1 digital force meter.

В оставшейся части жидкой пробы контролировали наличие и время схватывания (Тсх). За время схватывания принимали время от начала затворения до момента схватывания. Наличие схватывания фиксировали в тот момент, когда поверхность раздела пробы, помещенная в вертикальное положение, не изменяла своей формы в течение 30 сек.In the remaining part of the liquid sample, the presence and setting time (T cx ) were controlled. During the setting time was taken from the beginning of mixing to the moment of setting. The presence of setting was recorded at the moment when the sample interface, placed in a vertical position, did not change its shape for 30 seconds.

Для определения вязкости композиции в жидком состоянии объем затворяемой пробы увеличивали в четыре раза. Вязкость смеси определяли с использованием вискозиметра В3-246, ГОСТ 9075-75.To determine the viscosity of the composition in the liquid state, the volume of the sealed sample was increased four times. The viscosity of the mixture was determined using a viscometer B3-246, GOST 9075-75.

Кислотность материала-стабилизатора в затвердевшем состоянии оценивали по значению рН водной вытяжки. Для этого образцы измельчали, навеску измельченной пробы в количестве 10 г заливали 30 мл обессоленной воды, выдерживали в течение суток с перемешиванием и определяли значение рН.The acidity of the stabilizer material in the hardened state was evaluated by the pH value of the aqueous extract. For this, the samples were ground, a weighed sample of the ground sample in the amount of 10 g was poured into 30 ml of demineralized water, kept for one day with stirring, and the pH value was determined.

При смешении порошковой части со связующим указанного выше состава образуется однородная текучая суспензия, обладающая вязкостью 350 сСт. С увеличением времени выдержки вязкость смеси возрастает и, наконец, она теряет текучесть схватывания. «Время жизни» материала-стабилизатора в жидком состоянии составила 1,6 часа. Механическая прочность на сжатие затвердевшего материала-стабилизатора после одних суток выдержки при комнатной температуре оказалась равной 110±15 кг/см2, а значение рН водной вытяжки - 5,5, что близко к нейтральной среде.When a powder part is mixed with a binder of the above composition, a homogeneous flowing suspension is formed having a viscosity of 350 cSt. With increasing exposure time, the viscosity of the mixture increases and, finally, it loses the fluidity of setting. The "life time" of the stabilizer material in the liquid state was 1.6 hours. The mechanical compressive strength of the hardened stabilizer material after one day exposure at room temperature turned out to be 110 ± 15 kg / cm 2 , and the pH value of the aqueous extract was 5.5, which is close to a neutral environment.

Примеры 2-8. В табл.1 показано влияние температуры на «время жизни» материала-стабилизатора в жидком состоянии (Тсх), имеющего состав и методику приготовления, как в примере 1. Затворение проводили в водяном термостате при различной температуре охлаждающей воды.Examples 2-8. Table 1 shows the effect of temperature on the "life time" of the stabilizer material in the liquid state (T cx ), which has the composition and preparation method, as in Example 1. Mixing was carried out in a water thermostat at different temperatures of cooling water.

Таблица 1
Влияние температуры на «время жизни» материала-стабилизатора в жидком состоянии
Table 1
The effect of temperature on the "lifetime" of the stabilizer material in the liquid state
Номер примераExample Number Температура, °СTemperature ° C Тсх, чT c , h 22 14fourteen 2,72.7 33 1919 1,61,6 4four 2323 1,21,2 55 2727 0,80.8 66 3333 0,50.5 77 3939 0,40.4 88 4949 0,10.1

При температуре смеси 14°С «время жизни» составляет 2,7 ч. С увеличением температуры «время жизни» значительно уменьшается и при 49°С составляет 0,1 часа. Для обеспечения Тсх порядка одного часа температура смеси в жидком состоянии не должна превышать 25°С.At a mixture temperature of 14 ° С, the “lifetime” is 2.7 hours. With an increase in temperature, the “lifetime” is significantly reduced and at 49 ° С it is 0.1 hours. To provide T cx about one hour the temperature of the mixture in the liquid state should not exceed 25 ° C.

Пример 9. Состав фосфатного цемента, мас.%:Example 9. The composition of phosphate cement, wt.%:

связующееbinder 6767 порошковая частьpowder part 3333

состав порошковой части:composition of the powder part:

глинозем молотый Г-ООground alumina G-OO 8989 периклаз плавленый ППП-85fused periclase PPP-85 11eleven

Состав магнийфосфатного связующего и методика получения, как в примере 1. Время схватывания такой композиции составило 3,5 часа. Однако прочность суточного цемента была на пределе чувствительности метода определения и составила 7±2 кг/см2, что явно недостаточно для использования его в качестве материала-стабилизатора.The composition of the magnesium phosphate binder and the preparation procedure, as in example 1. The setting time of such a composition was 3.5 hours. However, the strength of daily cement was at the limit of sensitivity of the determination method and amounted to 7 ± 2 kg / cm 2 , which is clearly not enough to use it as a stabilizing material.

Примеры 10-14. В табл.2 приведены основные свойства материала-стабилизатора в жидком и твердом состоянии (время схватывания (Тсх), механическая прочность после одних суток выдержки (Рm) и значение рН водной выдержки) в зависимости от содержания MgO в порошковой части. Состав связующего и методика получения, как в примере 1. Из таблицы следует, что меняя состав материала-стабилизатора, можно изменять его свойства в широких пределах.Examples 10-14. Table 2 shows the main properties of the stabilizer material in the liquid and solid state (setting time (T c ), mechanical strength after one day exposure (P m ) and the pH of the water exposure) depending on the MgO content in the powder part. The composition of the binder and the preparation procedure, as in example 1. From the table it follows that by changing the composition of the stabilizer material, it is possible to change its properties over a wide range.

Таблица 2
Свойства материала-стабилизатора
table 2
Stabilizer material properties
Номер примераExample Number Содержание порошковой части, %The content of the powder part,% Содержание MgO в порошковой части, %The MgO content in the powder part,% Тсх, ЧT c , h Pm, кг/см2 P m , kg / cm 2 рНpH 1010 38,038,0 11eleven 2,32,3 4545 4,84.8 11eleven 38,638.6 1313 1,81.8 8080 5,05,0 1212 39,239.2 15fifteen 1,61,6 110110 5,55.5 1313 39,739.7 16,716.7 1,31.3 130130 6,36.3 14fourteen 40,240,2 18,418,4 1,061.06 135135 7,27.2

Таким образом, предложенный состав и способ получения материала-стабилизатора позволяет существенно повысить «время жизни» в жидком состоянии, механическую прочность в твердом состоянии и уменьшить кислотность.Thus, the proposed composition and method for producing a stabilizer material can significantly increase the "lifetime" in the liquid state, the mechanical strength in the solid state and reduce acidity.

Claims (11)

1. Материал-стабилизатор для фиксации отработавшего ядерного топлива и отверждения жидких и твердых радиоактивных отходов атомных электрических станций, включающий магнийфосфатное связующее и порошковую часть, включающую оксид алюминия (Al2O3), оксид магния (MgO) и борсодержащий компонент (БК), отличающийся тем, что материал-стабилизатор имеет состав, мас.%:
магнийфосфатное связующее 56-66 порошковая часть 44-34

состав порошковой части:
Al2O3 78-90 MgO 22-10 БК (в пересчете на бор (В)) 0-1

состав магнийфосфатного связующего:
Р2O5 30-40 MgO 7-8,5 Н2O остальное
1. The stabilizer material for fixing spent nuclear fuel and curing liquid and solid radioactive waste from nuclear power plants, including a magnesium phosphate binder and a powder part, including aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO) and boron-containing component (BC), characterized in that the stabilizer material has a composition, wt.%:
magnesium phosphate binder 56-66 powder part 44-34

composition of the powder part:
Al 2 O 3 78-90 MgO 22-10 BC (in terms of boron (B)) 0-1

composition of magnesium phosphate binder:
P 2 O 5 30-40 MgO 7-8.5 H 2 O rest
2. Материал-стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксида алюминия используют глинозем с удельной поверхностью 50-150 м2/г и размером гранул менее 0,1 мм.2. The stabilizer material according to claim 1, characterized in that alumina with a specific surface of 50-150 m 2 / g and a granule size of less than 0.1 mm is used as alumina. 3. Материал-стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксида магния используют порошок периклазовый плавленый с размером гранул менее 0,1 мм.3. The stabilizer material according to claim 1, characterized in that fused periclase powder with a granule size of less than 0.1 mm is used as magnesium oxide. 4. Материал-стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксида магния используют магнийсодержащее сырье, отожженное при температуре выше 1500°С.4. The stabilizer material according to claim 1, characterized in that the magnesium-containing raw materials used are magnesium-containing raw materials annealed at temperatures above 1500 ° C. 5. Материал-стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве борсодержащего компонента используют борсодержащие соединения с размером гранул менее 0,1 мм.5. The stabilizer material according to claim 1, characterized in that boron-containing compounds with a granule size of less than 0.1 mm are used as a boron-containing component. 6. Материал-стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что магнийфосфатное связующее имеет значение рН 0,8-1,5 и вязкость 70-150 сСт.6. The stabilizer material according to claim 1, characterized in that the magnesium phosphate binder has a pH value of 0.8-1.5 and a viscosity of 70-150 cSt. 7. Способ получения материала-стабилизатора по любому из пп.1-6 путем смешения порошковой части со связующим с последующим отверждением смеси, отличающийся тем, что процесс смешения ведут при температуре не выше 25°С с получением текучей смеси с вязкостью 300-1000 сСт, которую используют для фиксации отработавшего ядерного топлива или для отверждения радиоактивных отходов в течение «времени жизни» смеси в жидком состоянии.7. A method of obtaining a stabilizer material according to any one of claims 1 to 6 by mixing the powder part with a binder followed by curing the mixture, characterized in that the mixing process is carried out at a temperature not exceeding 25 ° C to obtain a fluid mixture with a viscosity of 300-1000 cSt which is used to fix spent nuclear fuel or to solidify radioactive waste during the “lifetime” of the mixture in a liquid state. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в связующее вводят механическую смесь оксида алюминия, оксида магния и борсодержащего компонента.8. The method according to claim 7, characterized in that a mechanical mixture of aluminum oxide, magnesium oxide and boron-containing component is introduced into the binder. 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что в связующее сначала вводят оксид алюминия, а затем оксид магния и борсодержащий компонент.9. The method according to claim 7, characterized in that the alumina is first introduced into the binder, and then the magnesium oxide and boron-containing component. 10. Способ по п.7, отличающийся тем, что связующее перед смешением с порошковой частью охлаждают до температуры 5-18°С.10. The method according to claim 7, characterized in that the binder is cooled to a temperature of 5-18 ° C before mixing with the powder part. 11. Способ по п.7, отличающийся тем, что твердение материала-стабилизатора проводят при температуре 15-100°С и относительной влажности 70-100%. 11. The method according to claim 7, characterized in that the hardening of the stabilizer material is carried out at a temperature of 15-100 ° C and a relative humidity of 70-100%.
RU2007114387/06A 2007-04-16 2007-04-16 Stabilising material and method of producing thereof RU2362225C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114387/06A RU2362225C2 (en) 2007-04-16 2007-04-16 Stabilising material and method of producing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114387/06A RU2362225C2 (en) 2007-04-16 2007-04-16 Stabilising material and method of producing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007114387A RU2007114387A (en) 2008-10-27
RU2362225C2 true RU2362225C2 (en) 2009-07-20

Family

ID=41047383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007114387/06A RU2362225C2 (en) 2007-04-16 2007-04-16 Stabilising material and method of producing thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362225C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522580C2 (en) * 2012-07-31 2014-07-20 Российская Федерация в лице Открытого акционерного общества "Российский концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях" (ОАО "Концерн Росэнергоатом") Fire-resistant neutron-protective material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522580C2 (en) * 2012-07-31 2014-07-20 Российская Федерация в лице Открытого акционерного общества "Российский концерн по производству электрической и тепловой энергии на атомных станциях" (ОАО "Концерн Росэнергоатом") Fire-resistant neutron-protective material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007114387A (en) 2008-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4906408A (en) Means for the conditioning of radioactive or toxic waste in cement and its production process
JP2866017B2 (en) Manufacturing method of phosphomagnesia cement
US5830815A (en) Method of waste stabilization via chemically bonded phosphate ceramics
JP6318182B2 (en) Binder for conditioning waste containing aluminum metal and its use
CN103289703A (en) Early-strength soil solidifying agent and manufacturing method and application for same
RU2362225C2 (en) Stabilising material and method of producing thereof
Laniesse et al. Understanding the setting and hardening process of wollastonite-based brushite cement. Part 1: Influence of the Ca/P ratio and H3PO4 concentration of the mixing solution
Luo et al. Preparation and characterization of ferrous oxalate cement—a novel acid‐base cement
JP5635178B2 (en) Anticorrosive for adjusting magnesium metal, adjusting material obtained thereby, and preparation method
RU2627690C1 (en) Method of conditioning water containing tritium
RU2727711C1 (en) Conditioning method of tritium-containing water
Qian et al. Effect of fluorine on stabilization/solidification of radioactive fluoride liquid waste in magnesium potassium phosphate cement
Lahalle et al. Influence of boric acid on the hydration of magnesium phosphate cement at an early age
Kononenko et al. Composite binders for solidification of spent ion-exchange resins
CN108751765A (en) A kind of phosphate cement retarder and its application method
JP3072346B2 (en) Ground injection material
Ishikawa et al. Fabrication of interconnected porous β‐tricalcium phosphate (β‐TCP) based on a setting reaction of β‐TCP granules with HNO3 followed by heat treatment
RU2572080C1 (en) Method for conditioning bottom radionuclide-containing deposits
JP2001208896A (en) Method of cosolidifying low-level radioactive wetting waste generated from boiling water nuclear power plant
EP1137014B1 (en) Co-solidification of low-level radioactive wet wastes produced from BWR nuclear power plants
US4148663A (en) Refractory concretes
Caselles et al. Chemical degradation of magnesium potassium phosphate cement pastes during leaching by demineralized water: Experimental investigation and modeling
RU2137229C1 (en) Method for immobilizing ash residue of radioactive and toxic waste combustion process
Qian et al. Influence of silica fume on radioactive fluoride concentrate liquid waste solidified by magnesium potassium phosphate cement
RU2201629C2 (en) Method for immobilizing concentrates of transplutonium or transplutonium and rare-earth elements in cermet

Legal Events

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

Effective date: 20150417

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161127

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180417