|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Железосодержащие добавки для иммобилизации технеция в цементных матрицахдипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Сафонов Алексей Владимирович
- Автор: Красницкайте Кристина Кястутисовна
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: РХТУ
- Год защиты: 2021
- Аннотация: Дальнейшее развитие ядерной энергетики возможно только при решении проблем, связанных с захоронением радиоактивных отходов (РАО), в первую очередь, содержащих долгоживущие изотопы. Согласно современным требованиям, международного агентства атомной энергетики (МАГАТЭ) РАО должны быть захоронены в глубинных геологических формациях с соблюдением условий многокомпонентной барьерной защитной системы. Такая система, состоящая из матричного материала, включающего отвержденные РАО и дополнительных инженерных барьеров безопасности, в первую очередь созданных на основе глинистых материалов, должна обеспечивать иммобилизацию долгоживущих радионуклидов на протяжении сотен тысяч лет. Одним из проблемных радионуклидов в РАО является ⁹⁹Tc, что связано с его длительным периодом полураспада (211 500 ± 11 000 лет), относительно высоким выходом в реакциях ядерного деления (в районе 6% при делении U-235), высокой растворимостью и мобильностью в окружающей среде в виде пертехнетат-аниона [1]. Технеций один из немногих элементов, который ненадежно удерживается современными материалами матриц и инженерных барьеров безопасности, поэтому поиск условий для его иммобилизации является важной и актуальной задачей. Практически во всех условиях окружающей среды технеций существует в хорошо растворимой форме пертехнетата и обладает низкой сорбционной активностью. Только в восстановительных условиях он может выпадать в осадок и сорбироваться на минеральных фазах в виде Tc (IV). Но даже в анаэробных условиях существует опасность его повторного окисления Tc (IV), например нитратами, сульфатами или окисленным железом и повышения его растворимости [2]. По этой причине в мире проводятся многочисленные работы по поиску и разработке матриц, способных надёжно изолировать технеций в течение, как минимум 100000 лет -времени, требуемого для снижения его активности до приемлемого уровня. Боросиликатное стекло и другие виды стекол, наиболее широко используемый вид матриц для радиоактивных отходов, однако высокая летучесть частиц технеция при температурах стеклования (от 1373 К) затрудняет этот процесс [2]. Несомненным преимуществом перед стеклом обладают кристаллические матрицы на основе искусственных минералов, природные аналоги которых просуществовали в изменяющихся природных условиях в течение длительных периодов (до 4 миллиардов лет), доказав тем самым свою долговременную геологическую стабильность. Ряд недавних исследований показал, что ⁹⁹Tc активно накапливается железосодержащими минералами по разным механизмам, в первую очередь связанных с его восстановлением. При этом оптимальным является включение технеция в структуру минерала, с этой точки зрения железосодержащие матрицы являются весьма перспективными, поскольку Tc (IV) и Fe (III) имеют близкий ионный радиус и Tc (IV) может заменять Fe (III) в оксидах железа [3]. Наиболее недорогими и технологичными в изготовлении при захоронении радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности являются цементные материалы. Это обусловлено их широкой доступностью и дешевизной, а также относительной простотой технологических процессов. Но по причине его высокой растворимости цементные матрицы не обеспечивают необходимую степень иммобилизации пертехнетат-иона. Целью работы является поиск недорогих стабилизирующих технеций железосодержащих добавок, перспективных для модификации цементных матриц.
- Добавил в систему: Сафонов Алексей Владимирович