SU1136657A1 - Материал дл отверждени высокоактивных фторидных отходов и способ его получени - Google Patents

Материал дл отверждени высокоактивных фторидных отходов и способ его получени Download PDF

Info

Publication number
SU1136657A1
SU1136657A1 SU833615618A SU3615618A SU1136657A1 SU 1136657 A1 SU1136657 A1 SU 1136657A1 SU 833615618 A SU833615618 A SU 833615618A SU 3615618 A SU3615618 A SU 3615618A SU 1136657 A1 SU1136657 A1 SU 1136657A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
spent
melt
absorber
naf
sorbent
Prior art date
Application number
SU833615618A
Other languages
English (en)
Inventor
Ю.Г. Лавринович
А.П. Кириллович
М.П. Воробей
Original Assignee
Предприятие П/Я М-5881
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 Предприятие П/Я М-5881 filed Critical Предприятие П/Я М-5881
Priority to SU833615618A priority Critical patent/SU1136657A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1136657A1 publication Critical patent/SU1136657A1/ru

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

1. Материал дл  .отверждени  высокоактивных фторидных отходов, включающий отработавший сорбент, отличающийс  тем, что, с целью повышени  химической стойкости , он дополнительно содержит оксид алюмини  (), содержащий фториды продуктов делени , отработавший .поглотитель, состо щий из фтористого алюмини  (AlFj), отработавший плав (NaF-LiF-CaFg) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: ; Отработавший сорбент (NaF)9-11 Оксид алюминий () содержащий фториды продуктов делени  5-25 Отработавший поглотитель (AlF)31-40 Отработавший плав (NaF-LiF-CaF2)35-45 2. Способ получени  материал-а дл  отверждени  высокоактивных фторидных отходов, заключак цийс  - в смешении ингредиентов, плавлении высокоактивных отходов и последующем их охлаждении до температуры самоi разогрева продуктов делени , отличающийс  тем, что, с це (Л лью повышени  химической стойкости, в предварительно расплавленный отработавший плав при ввод т в указанных соотношени х отработавшие сорбент, поглотитель, затем в полученный расплав ввод т оксид алюмини , содержащий фториды продуктов делеW ) ни , нагревают систему до 850-900 С 05 и вьщерживают при этой температуре в течение 1 ч до образовани  гомоген35 ной среды. сд -si

Description

Изобретение относитс  к области переработки высокоактивных отходов образующихс  при регенерации облученного  дерного топлива, преимуще ственно газофторидным методом. Известно большое количество мат риалов, используемых в качестве матриц дл  фиксации твердых высоко активных отходов с целью надежной изол ции их от окружающей среды: керамика, боросшгакатное стекло, базальты, стеклокерамика, цеолиты и т.п., которые получают путем сме шивани  с отходами, довод т до спе кани  в случае получени  керамичес ких блоков или до плавлени  с посл дующим охлаждением расплава. Полученные таким образом матери лы, содержащие высокоактивные отхо ды, обладают существенньм недостат ком: содержат до 70% минеральных добавок или металла, не  вл н дихс  отходами производства регенерационных заводов и не радиоактивных, что приводит к значительному увели чению массы и объема захораниваемы высокоактивных отходов и затрат на их транспортировку и хранение. Наиболее близким к изобретению  вл етс  материал дл  отверждени  высокоактивных фторидных отходов, включающий отработавший сорбент, представл ющий собой минеральный плав, состо щий из остатков фторировани , отработавших сорбента и химпоглотител , образующихс  при регенерации облученного  дерного топлива газофторидным способом; Остатки .фторировани  представл  ют собой порошкообразный продукт и содержат нелетучие фториды продуктов делени , коррозии и следовые .количества трансурановых элементов Сорбент в основном состоит из фтористого натри , а химпоглотитель - из 95% фторисного кальци  и 5% фтористого натри . Известный ма териал содержит перечисленные комп ненты в следукщем соотношении, мае.%: Остатки фторировани 5-30 Отработанный сорбент 35-50 Отработанный химпоглотитель 30-45 572 Способ получени  материала дл  отверждени  высокоактивных фторидных отходов заключаетс  в смешении ингредиентов, плавлении высокоактивных отходов и последующем охлаждении до температуры саморазогрева продуктов делени  Гранулированный сорбент и химпоглотитель смешивают в указанном соотношении, и смесь доводитс  до плавлени  при , затем в расплав ввод т остатки фторировани , и систему вьщерживают в течение 1 ч при gOO-IOOO C до образовани  гомогенной среды. Термообработку провод т в атмосфере воздуха, охлаждение расплава произвольное. Полученный таким способом плав разливают в контейнеры из нержавеющей стали и хран т в защитных хранилищах. Недостаток известного материала и способа его получени  заключаетс  в том, что в него включены не все виды отходов, дбразуюшнхс  при регенерации смешанного оксидного уранплутониевого топлива реактора на быстрых нейтронах газофторидным способом (см.таблицу). Это не позвол ет решить задачу комплексной переработки и подготовки всех высокоактивных отходов к длительному контролируемому хранению (захоронению). Кроме того , материал обладает недостаточной химической стойкостью (1,3-10 1 ,5 Ю ), а способ его получени  требует высоких температур (900°С), что создает дополнительные проблемы в части подбора коррозионных материалов тигл  - плавител , ресурса его работы. Целью изобретени   вл етс  создание материала повышенной химической стойкости, пригодного дл  длительного контролируемого хранени , на основе порошкообразных высокоактивных фторидных отходов, позвол ющего включать в себ  большее число компонентов фторидных отходов, и способа его получени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что материал дл  отверждени  высокоактивных твердых фторидных отходов в регенерации топлива, содержащий отработавший .сорбент, состо щий в основном из фтористого натри  с летучими фторидами продуктов делени - , дополнительно содержит оксид алюмини  (AljO), содержащий фториы продуктов делени , отработавший оглотитель, состо щий из фтористоо алюмини  (AlFj), отработавший плав (NaF-LiF-CaFg) при следующем соотноении ингредиентов, мас.%: отрабо- j тавший сорбент NaF 9-11, оксид алюмини  AlgO, содержащий фториды проуктов делени  5-25, отработавший поглотитель A1F 31-40, отработавший плав NaF LiF-CaF 2.35-45. . ю
Цель достигаетс  также тем, что в способе получени  материала дл  отверждени  высокоактивных фторидных откодов, заключающемс  в смешении ингредиентов, плавлении высокоактив- 5 ных отходов и последующем их охлаждении до температуры саморазогрева продуктов делени , в предварительно расплавленный отработавший плав (NaF-LiF-CaF) при температуре, не 20 иже-800°С, ввод т в указанных соотношени х отработавшие сорбент (NaF), поглотитель (AlF), затем в полученный расплав ввод т оксид алюмини  (AljO), содержащий фтори- 25 ы продуктов делени , нагревают систему до 850-900°С и вьщерживают при этой температуре в течение 1 ч о образовани  гомогенной среды.
Образующиес  в процессе регенерации облученного оксидного топлива высокоактивные фторидные отходы обрабатывают следующим образом.
Отработавший плав (NaF-LiF-CaF) в количестве 35-40 мас.% расплавл - 35 ют в тигле из никел  или нержавеющей стали при температуре не ниже 800°С. Затем ввод т 9-11 мас.% отработавшего сорбента и 31-40 мас.% отработавшего поглотител . В полученный рас- 0 плав добавл ют 5-25 мас.% оксида алюмини , содержащего фториды проуктов делени , повьшают температуру до 850-900°С, и систему вьщерживают в течение 1 ч до ее полной 45 гомогенизации. Далее расплав вьшивают в контейнер из нержавеющей стаи , закрывают крьш1кой и герметизируют . После охлаждени  помещают в хранилище отходов. Таким способом 50 получают кзмнеподобные плавы с т.Ш1..650-690 С. Плавы обладают высокой механической прочностью, негигроскопичны . Объем плава по сравнению с объемами исходной шихты 55 уменьшаетс  в 2,5-3 раза.
Выбранные пределы количества компонентов смеси обусловлены следующ --.
ми соображени ми: в указанной области концентраций образуютс  камнеподобные гомогенные плавы, обладающие достаточно высокой твердостью, термической, радиационной и химичес КОЙ стойкостью.
.Увеличение содержани  оксида алюмини , содер жащего фториды продуктов делени , больше 25 мас.%, приводит к тому, что смесь в установленном интервале температур не образует гомогенного расплава. Уменьшение содержани  оксида алюмини  ниже установленного предела приводит к снижению в 2-3 раза химической стойкости полученных плавов. Уменьшение концентрации отработавшего плава ниже 35 мас.% и увели чение концентрации отработавших хим поглотителей больше 40 мас.% и сорбента больше 11 мас.% приводит к повьш ению температуры процесса и уменьшению химической стойкости получаемого материала на 2-3 пор дка . Увеличение концентрации отработавшего плава больше 45 мас.% и уменьшение концентрации отработавших сорбента меньше 9 мас.% и поглотител  меньше 31 мас.% приводит к резкому снижению химической стойкости на 2-3 пор дка и термической стойкости получаемого материала, что не обеспечивает безопасности его хранени  и захоронени .
Выдержка системы при 850-900 С в течение 1 ч обусловлена растворимостью вводимого в систему оксида алюмини . При более низких температурах снижаетс  растворимость оксида алюмини , что приводит к образованию неоднородного плава, снижению в зкости плава и его химической стойкости. Верхний предел температуры продиктован экономической целесообразностью и стойкостью конструкционных материалов.
Выбранное врем  вьщержки расплава в течение 1 ч при заданной температуре обеспечивает взаимное растворение всех компонентов шихты. Уменьшение его не позволит достигнуть гомогенного состо ни ,- а увеличение не приводит к улучшению свойств конечного продукта и поэтому из экономических соображений нецелесообразно .
Известно, что система, состо ща  из 33,5 NaF - 46,5 LiF - 20 CaFg
эквив.%, имеет эвтектическую точку плавлени  . В предложенном матриале температура плавлени  отработавшего плава (NaF-LiF - (1:1) 20% CaFy) Экспериментально составила 615°С..
Плавление отработавшего плава при емператуое ниже 800°С увеличивет длительность , данной операции и не достигаетс  необходима  в зкость плава, что затрудн ет дальнейшие опрации . Ведение этой операции при температуре свьше нецелесообразно по экономическим соображени м и вследствие недостаточной коррозионной стойкости конструкционных материалов .
Дл  получени  предложенного материала были приготовлены три смеси ингредиентов по 0,2 кг, содержащие кажда , мас.%:
1. Отработавший
сорбент- 10
Отработавший
поглЬтитель - 40 Отработавший
плав- 45
Оксид алюмини  - 5 II. Отработавший
сорбент- 9
Отработавший поглотитель - 31 Отработавший плав- 35
Оксид алюмини  - 25 III. Отработавший
сорбент . - 11
Отработавший
поглотитель - 31
Отработавший
плав- 35
Оксид алюмини  - 23
В никелевом тигле при 800с расплавл ли отработавший плав, затем в него засьшали отработавшие сорбен и поглотитель. После полного плавлени  смеси повьппапи температуру до 850 (пример I), 870 (пример II), 900 С (пример III), вводили оксид алюмини , содержащий фториды продуктов делени  и вьщерживали в течение 1 ч при заданных температурах в атмосфере воздуха до полной гомогенизации системы. После чего расплав выпивали в металлический стакан из жаростойкой стали, где он остывал
до температуры саморазогрева продуктов делени . Застывший плав извлекали и помещали в контейнер, который затем герметизировали.
Полученные камнеподобные штаны обладали высокой твердостью, термостойкостью от 650 до 690°С, плотностью 2900-3000 кг/м. Выщелачиваемость цези  - 137 из плавов в дистиллированной воде при составила 6,7 5,0 -. .
Таким образом, получен минеральньй ма.териал, пригодный дл  длительного контролируемого хранени  и захоронени  в герметичных контейнерах из нержавеющей стали.
Полученный материал имеет высокую термовлагостойкость и плотность, что позвол ет примерно в 3 раза
уменьшить конечные объемы подлежащих захоронению высокоактивных твердых фторидных отходов, что приводит к существенному снижению затрат на организацию его транспортировки и
хранени . Предлагаемый материал включает все виды высокоактивных твердых отходов газофторидного процесса регенерации топлива и не требует введени  дополнительных
неактивных наполнителей. Это, в
свою очередь, позвол ет снизить технологические затраты на его получение и реализовать комплексный подход к переработке всех видов
высокоактивных отходов с минимальными затратами. Плавление при температуре 800 С (вначале) и повышение температуры до 900 С в конечной стадии приводит к экономии
электроэнергии, снижает коррозионное воздействие агрессивной среды на материал плавител , увеличива  тем самым его ресурс и снижа  металлозатраты .
Полученный материал повышает радиационную безопасность при хранении отходов и- вл етс  одним из
барьеров, предотвращающих попадание радионуклидов в окружающую среду.
tr
4.
SI i
Л- a,
t 9
41

Claims (2)

1. Материал для .отверждения высокоактивных фторидных отходов, включающий отработавший сорбент, отличающийся тем, что, с целью повышения химической стойкости, он дополнительно содержит оксид алюминия (А1г0д), содержащий фториды продуктов деления, отработавший поглотитель, состоящий из фтористого алюминия (A1F?), отработавший плав (NaF-LiF-CaFg) при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Отработавший сорбент (NaF) 9-11
Оксид алюминий (Α1?03), содержащий фториды продуктов деления Отработавший поглотитель (A1F 3) Отработавший плав (NaF-LiF-CaF2) • 5-25
31-40
35-45
2. Способ получения материала: для отверждения высокоактивных фторидных отходов, заключающийся- в смешении ингредиентов, плавлении высокоактивных отходов и последующем их охлаждении до температуры саморазогрева продуктов деления, от- g ли чающийся тем, что, с целью повышения химической стойкости, в предварительно расплавленный отработавший плав при 800°C вводят в указанных соотношениях отработавшие сорбент, поглотитель, затем в полученный расплав вводят оксид алюминия, содержащий фториды продуктов деления, нагревают систему до 850-900°C и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч до образования гомогенной среды. '
SU833615618A 1983-07-04 1983-07-04 Материал дл отверждени высокоактивных фторидных отходов и способ его получени SU1136657A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833615618A SU1136657A1 (ru) 1983-07-04 1983-07-04 Материал дл отверждени высокоактивных фторидных отходов и способ его получени

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833615618A SU1136657A1 (ru) 1983-07-04 1983-07-04 Материал дл отверждени высокоактивных фторидных отходов и способ его получени

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1136657A1 true SU1136657A1 (ru) 1985-11-15

Family

ID=21072182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833615618A SU1136657A1 (ru) 1983-07-04 1983-07-04 Материал дл отверждени высокоактивных фторидных отходов и способ его получени

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1136657A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2259325C1 (ru) * 2004-04-28 2005-08-27 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Способ регенерации фторидных стекол

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
За вка JP № 55-012447, кл. G 21 F 9/00, опублик. 1980. Авторское свидетельство СССР № 986217, кл. G 21 F 9/30, 1982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2259325C1 (ru) * 2004-04-28 2005-08-27 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Способ регенерации фторидных стекол

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4314909A (en) Highly refractory glass-ceramics suitable for incorporating radioactive wastes
US4097401A (en) Thermodynamically stable product for permanent storage and disposal of highly radioactive liquid wastes
KR850000461B1 (ko) 핵 폐기물 고화방법
US4514329A (en) Process for vitrifying liquid radioactive waste
US4483789A (en) Method for permanently storing radioactive ion exchanger resins
CN110970146A (zh) 一种硼硅酸盐玻璃陶瓷固化基材及其制备方法和应用
US4094809A (en) Process for solidifying high-level nuclear waste
SU1136657A1 (ru) Материал дл отверждени высокоактивных фторидных отходов и способ его получени
KR101206595B1 (ko) Al-b4c 복합재료의 재생방법
CN113200681A (zh) 一种固化含钼高放核废的萤石基玻璃陶瓷基材的制备方法
US5656009A (en) Process for immobilizing plutonium into vitreous ceramic waste forms
GB1572581A (en) Method of producing bodies containing radio active materials
CN114180834A (zh) 一种含铁低磷酸盐玻璃、制备方法及其应用
US5221646A (en) Neutron absorbing glass compositions
USH1013H (en) Process for the immobilization and volume reduction of low level radioactive wastes from thorium and uranium processing
JP2001027694A (ja) 放射性濃縮廃物質の固化体及び該固化体の製造方法
Barlow et al. Synthesis of simulant ‘lava-like’fuel containing materials (LFCM) from the Chernobyl reactor Unit 4 meltdown
CN115050502B (zh) 一种铅铋合金核废物的玻璃固化处理方法
RU2160937C1 (ru) Монолитный блок для иммобилизации жидких радиоактивных отходов
SU986217A1 (ru) Состав дл отверждени высокорадиоактивных отходов и способ его получени
JPH11295487A (ja) 放射性廃棄物の処理方法及び放射性廃棄物のガラス固化体
O'Holleran et al. Glass-Ceramic Waste Forms for ImmobilizingPlutonium
CN114105472A (zh) 一种含铁高磷酸盐玻璃、制备方法及其应用
US3272756A (en) Radioactive waste disposal using colemanite
EP0149554A2 (en) Method of immobilising nuclear waste