RU2597916C2 - Полимерный матричный материал для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол - Google Patents
Полимерный матричный материал для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597916C2 RU2597916C2 RU2014146383/05A RU2014146383A RU2597916C2 RU 2597916 C2 RU2597916 C2 RU 2597916C2 RU 2014146383/05 A RU2014146383/05 A RU 2014146383/05A RU 2014146383 A RU2014146383 A RU 2014146383A RU 2597916 C2 RU2597916 C2 RU 2597916C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer matrix
- low
- matrix material
- exchange resins
- epoxy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в ядерной технике, а именно для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол (ИОС). Полимерный матричный материал для иммобилизации низко- и среднеактивных отработанных радиоактивных ионообменных смол с содержанием влаги менее 0,4% в качестве связующего содержит эпоксидно-диановую смолу с олигомером-модификатором на основе диоксибензола и отверждающий агент в виде низкомолекулярного полиамида при следующем соотношении (масс. ч.): эпоксидно-диановая смола - 100; олигомер на основе диоксибензола - 5-20; отвердитель аминного типа - 13-70. Изобретение обеспечивает повышение технологичности процесса кондиционирования РАО, снижение токсичности, пожароопасности с сохранением высоких эксплуатационных характеристик полимерного матричного материала. Радиационная стойкость полимерной матрицы составляет 1 МГр, степень наполнения по ИОС составляет 50,0-85,7 объемных %. 5табл.
Description
Изобретение относится к области обращения с радиоактивными отходами, в частности с низко- и среднеактивными отработанными ионообменными смолами (ИОС), путем их иммобилизации в полимерной матрице.
Отработанные ионообменные смолы относятся к жидким радиоактивным отходам (РАО), а содержание свободной влаги в объеме кондиционированного продукта (битумный компаунд) и содержание жидкости в упаковке отходов, отправляемых на хранение, не должно превышать 3% (НП-019-2000, НП-020-2000), заключение сыпучих отходов в матрицу является обязательным условием (СП 2.6.6.1168-02).
Применяемые для отверждения РАО связующие можно разделить на три основные группы материалов: термопластичные (битум), неорганические (цемент), термореактивные (полимерные смолы).
Известно цементное связующее для цементирования радиоактивных отходов в контейнере (патент RU 2315380, кл. G21F 9/00, опубл. 20.01.2008) и связующее на основе битума для включения в него радиоактивных отходов (патент SU 550040, кл. G21F 9/16, опубл. 15.05.1979). Способы отверждения имеют ряд недостатков: увеличивают объем вторичных отходов в несколько раз, а следовательно, увеличение затрат на хранение РАО, применяемая технология прямого цементирования увеличивает образование РАО за счет цементной матрицы в 6-10 раз, при этом в цементный компаунд включается лишь 10-15% отработанной ИОС, недостаточная прочность и водостойкость конечного продукта. При битумировании образование РАО увеличивается в 3-5 раз за счет битумной матрицы, биологическая неустойчивость битумной матрицы и пожароопасность (битум - горючая композиция - может стать взрывоопасным при введении в него большого количества окислителя и всевозможных катализаторов).
Известна цементно-полимерная композиция для консервации среднеактивных РАО (патент RU 2295787, кл. G21F 9/00, C08L 63/00, опубл. 20.03.2007), содержащая смоляную часть компаунда холодного отверждения «Атомик» и наполнители. Недостатками данной композиции являются: количество наполнителей, - в два-три раза по массе превышающее массу полимерной составляющей, а следовательно, увеличивающее во столько же раз образование вторичных РАО, применение огнеопасного и ядовитого компонента - фурфурола. Предел прочности при сжатии композиции составляет 70-85 МПа.
Известна быстротвердеющая композиция на основе цемента и минеральной добавки (патент RU 2206933, кл. G21F 9/28, опубл. 20.06.2003). В качестве быстротвердеющего используют глиноземный цемент при водоцементном отношении 0,72-0,78, а в качестве минеральной добавки - кембрийскую глину. Однако степень включения ИОС в данную композицию составляет не более 20% и получаемая композиция содержит большое количество воды, за счет которой возможен радиолиз и набухание инкорпорированных ИОС, а следовательно, снижение эксплуатационных характеристик (механическая прочность, водостойкость) полученного компаунда.
Известна трехкомпонентная термопластичная композиция для иммобилизации радиоактивных отходов, образованных отработанными ионообменными смолами (Авторское свидетельство SU 1752115, кл. G21F 9/16, опубл. 16.07.1994), в которой в качестве связующего используется петролатум, сополимер этилена с винилацетатом, полиэтилен низкого давления при определенном массовом соотношении компонентов. Недостатками данного способа являются: многокомпонентность композиции, многостадийность и высокотемпературность получения композиции (130-140°C), необходимость поддержания постоянной температуры (80°C) при введении ионообменной смолы, высокая вязкость (при указанном скорости сдвига) - 1850 МПа, низкое наполнение композиции по ИОС, в примере не указана степень сушки ИОС.
Ближайшим аналогом является полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов (патент RU 2167174, кл. C08L 63/02, C08K 13/02, опубл. 27.04.2001). Композиция включает, масс. ч.: эпоксидную диановую смолу 100, фурфурол 70-100, полиэтиленполиамин 15-40, сланцевое масло 50-120 и наполнитель 0-380.
Недостатками известной композиции являются: многокомпонентность, применение огнеопасного и ядовитого компонента - фурфурола, значительное количество наполнителя (до 300 масс. ч.), увеличивающее образование вторичных РАО.
Целью предлагаемого технического решения является устранение недостатков существующих технических решений за счет минимизации компонентов, а следовательно, повышение технологичности процесса кондиционирования РАО, снижение токсичности, пожароопасности с сохранением высоких эксплуатационных характеристик полимерного матричного материала.
Цель достигается изобретением - полимерный матричный материал для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол отличается тем, что в качестве связующего применяется расплав эпоксидно-диановой смолы - 100 масс. частей с олигомером-модификатором на основе диоксибензола - 5-20 масс. частей и отверждающего агента в виде низкомолекулярного полиамида - 13-70 масс. частей.
Предлагаемое техническое решение отвечает критерию изобретения, т.к. авторами не было обнаружено подобного решения в исследованной литературе и патентах.
Описание применения полимерного матричного материала
В связующее - смесь эпоксидно-диановой смолы и олигомера диоксибензола в соотношениях, мас. ч.: эпоксидно-диановая смола 100, олигомер диоксибензола 5-20 при постоянном перемешивании вводили отвердитель аминного типа 13-70, выдерживали в течение 30 минут, после чего полимерный матричный материал вводили при постоянном перемешивании в ионообменный материал размещенный в специальной емкости. После получения однородной массы емкость с образовавшимся компаундом герметизировали специальной крышкой и выдерживали при температуре (20±2)°С в течение 7 дней для набора эксплуатационной прочности.
Применение отвердителя менее 13 масс. ч. приводит к длительному процессу отверждения, более 70 масс. ч. не позволяет равномерно перемешать полимерный матричный материал в связи с быстрым отверждением.
Применение олигомера-модификатора менее 5 масс. ч. повышает водопоглощение полимерного матричного материала, а более 20 масс. ч. приводит к снижению механической прочности отвержденного полимерного матричного материала.
Соотношение полимерного матричного материала и ИОС составляет: от 1÷1 до 1÷6 объемных %.
В качестве эпоксидно-диановой смолы использовали смолу DER 330.
В качестве олигомера-модификатора использовали олигомеры на основе двухатомного фенола - гидрохинона, пирокатехина и из ряда алкилрезорцинов - продукт поликонденсации алкилрезорцина в присутствии конц. серной кислоты при температуре 240-250°С (патент RU 2307143, кл. C09D 163/00, C08L 63/00, C08G 59/14, C08G 61/00, C08K 3/34, опубл. 27.09.2007).
В качестве отвердителя использовали: низкомолекулярный полиамида отвердитель Л20, полиэтиленполиамин, отвердитель №620, отвердитель №5, отвердитель Этал 45М.
В качестве ионообменного материала использовали смесь АВ-17-8 и КУ-2-8 чС в равных масс. частях, предварительно высушенную до остаточной влажности менее 0,4%.
Механическая прочность предлагаемого полимерного матричного материала составила 160,5÷196,0 МПа (Таблица 1), радиационная стойкость компаунда (стойкость к радиационному старению составила 1 МГр) (Таблица 2). Водопоглощение составило 0,01÷0,04 г (0,11÷0,96%) (Таблица 3).
Учитывая изменение структуры компаунда за счет увеличения степени наполнения полимерного матричного материала при определении водопоглощения по ГОСТ 4650-80 на образцы компаунда с соотношением полимерного матричного материала и ИОС более чем 1:1 может быть дополнительно нанесен слой полимерного матричного материала.
Экспериментально установлено, что степень наполнения полимерного матричного материала по ИОС составляет 50,0÷85,7 объемных % при высоких эксплуатационных свойствах отвержденного компаунда (Таблица 4, 5).
Некоторые результаты испытания полимерного матричного материала и компаунда представлены в таблицах 1-5.
Claims (1)
- Полимерный матричный материал для иммобилизации низко- и среднеактивных отработанных радиоактивных ионообменных смол с содержанием влаги менее 0,4%, отличающийся тем, что в качестве связующего использована эпоксидно-диановая смола с олигомером-модификатором на основе диоксибензола и отверждающий агент в виде низкомолекулярного полиамида при следующем соотношении, мас. ч.:
эпоксидно-диановая смола 100 олигомер на основе диоксибензола 5-20 отвердитель аминного типа 13-70
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146383/05A RU2597916C2 (ru) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Полимерный матричный материал для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146383/05A RU2597916C2 (ru) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Полимерный матричный материал для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014146383A RU2014146383A (ru) | 2016-06-10 |
RU2597916C2 true RU2597916C2 (ru) | 2016-09-20 |
Family
ID=56114862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014146383/05A RU2597916C2 (ru) | 2014-11-18 | 2014-11-18 | Полимерный матричный материал для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2597916C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110648776A (zh) * | 2019-06-12 | 2020-01-03 | 中国核电工程有限公司 | 放射性废物的固化方法及应用 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2167174C2 (ru) * | 1999-07-01 | 2001-05-20 | Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники" | Полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов |
RU2195474C2 (ru) * | 1997-07-24 | 2002-12-27 | Локтайт Корпорейшн | Композиция термореактивной смолы (ее варианты), конструкция крепления полупроводникового устройства и способ изготовления полупроводникового устройства с использованием композиции термореактивной смолы |
RU2251561C1 (ru) * | 2003-10-31 | 2005-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" | Полимерная композиция для изолирования твердых радиоактивных отходов |
RU2295787C2 (ru) * | 2005-05-17 | 2007-03-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Цементно-полимерная композиция для консервации среднеактивных радиоактивных отходов |
RU2458086C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП "ФЦДТ "Союз") | Полимерная композиция |
-
2014
- 2014-11-18 RU RU2014146383/05A patent/RU2597916C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2195474C2 (ru) * | 1997-07-24 | 2002-12-27 | Локтайт Корпорейшн | Композиция термореактивной смолы (ее варианты), конструкция крепления полупроводникового устройства и способ изготовления полупроводникового устройства с использованием композиции термореактивной смолы |
RU2167174C2 (ru) * | 1999-07-01 | 2001-05-20 | Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники" | Полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов |
RU2251561C1 (ru) * | 2003-10-31 | 2005-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" | Полимерная композиция для изолирования твердых радиоактивных отходов |
RU2295787C2 (ru) * | 2005-05-17 | 2007-03-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Цементно-полимерная композиция для консервации среднеактивных радиоактивных отходов |
RU2458086C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП "ФЦДТ "Союз") | Полимерная композиция |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110648776A (zh) * | 2019-06-12 | 2020-01-03 | 中国核电工程有限公司 | 放射性废物的固化方法及应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014146383A (ru) | 2016-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS5836960A (ja) | 水硬セメント混合物の硬化促進法 | |
US2909450A (en) | Impregnating solutions and method of impregnation therewith | |
KR101785086B1 (ko) | 중온아스팔트 개질제 및 이를 이용한 아스팔트 혼합물 | |
RU2597916C2 (ru) | Полимерный матричный материал для кондиционирования низко- и среднеактивных отработанных ионообменных смол | |
Li et al. | Effects of diatomite inorganic fillers on the properties of a melamine–urea–formaldehyde resin | |
RU2618557C1 (ru) | Эпоксидная композиция | |
US3242116A (en) | Method of making an epoxy grout composition | |
JPS6166762A (ja) | 粉体塗料用エポキシ樹脂組成物 | |
Lu et al. | Compression set property and stress–strain behavior during compression of polysulfide sealants | |
CN110903605A (zh) | 一种环氧树脂及其制备方法 | |
US3043804A (en) | Curing promoter for furane resins | |
US2535475A (en) | Urea formaldehyde resinous product | |
RU2666438C1 (ru) | Эпоксидное связующее | |
RU2339662C1 (ru) | Эпоксидное связующее для стеклопластиков | |
RU2295787C2 (ru) | Цементно-полимерная композиция для консервации среднеактивных радиоактивных отходов | |
Lavoratti et al. | Impact of water absorption on the creep performance of epoxy/microcrystalline cellulose composites | |
RU2747941C1 (ru) | Ячеистая негорючая эпоксидная композиция | |
US3491045A (en) | Crosslinked bitumen-furfuryl alcohol resin | |
RU2678991C1 (ru) | Латентный катализатор ускорения отверждения смесей фенолформальдегидных и эпоксидных смол и способ его изготовления | |
RU2730311C1 (ru) | Полимерная композиция | |
RU2488563C1 (ru) | Наномодифицированный полимерный композит | |
SU371262A1 (ru) | Полимерная композиция | |
Olausson et al. | Synergistic fire-and mechanical effect of biochar and ammonium polyphosphate in epoxy composite | |
RU2661828C1 (ru) | Композиция для пропитки бетонных поверхностей | |
RU2626357C2 (ru) | Полимерное связующее для изготовления полимербетона |