ИСТИНА

Актуальность темы При эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла и ядерных энергетических установок образуется большое количество жидких радиоактивных отходов (ЖРО) низкого и среднего уровня активности, переработка которых, является неотъемлемой частью обращения с радиоактивными материалами. В настоящее время для извлечения радионуклидов из растворов используются физико-химические методы, основанные на сорбционных, осадительных и мембранных процессах. Выбор того или иного метода зависит от химического и радионуклидного состава ЖРО и определяется состоянием радионуклидов в растворе. Для удаления долгоживущих радионуклидов цезия и стронция, находящихся в растворах, в основном, в ионном состоянии применяются сорбционные методы с использованием, как органических ионообменных смол, так и неорганических сорбентов различных типов. Использование неорганических сорбентов для очистки ЖРО более перспективно, в связи с их повышенной селективностью к ионам цезия и стронция, а также высокой химической, термической и радиационной стойкостью. Однако приведенные в литературе сорбционно-селективные характеристики неорганических сорбентов определены при различных условиях проведения экспериментов, что не позволяет систематизировать их свойства и осуществить целенаправленный выбор наиболее перспективных сорбентов для очистки растворов сложного солевого состава. Широкому использованию неорганических сорбентов препятствует также отсутствие промышленного выпуска сорбентов с высокими сорбционными и эксплуатационными характеристиками. Осадительный метод используется, как универсальный способ извлечения радионуклидов, как в ионном, так и в коллоидном состоянии. Главный недостаток метода – невысокая степень очистки растворов и образование больших количеств вторичных отходов, что связано с отсутствием селективных методов осаждения радионуклидов. Для очистки растворов от радионуклидов, находящихся в растворах в коллоидном и дисперсном состоянии наиболее целесообразно использовать мембранные методы, основанные на процессах микро- и ультрафильтрации. В отличие от обратного осмоса и электродиализа, использование методов микро- и ультрафильтрации позволяет отделить нерастворимые формы радионуклидов от основной массы неактивных растворимых солей. Несмотря на большую перспективность, использование мембранных методов для очистки ЖРО в России пока не вышло за рамки пилотных испытаний. Таким образом, изучение сорбционных, осадительных и мембранных методов извлечения радионуклидов из растворов позволит увеличить степень очистки растворов и уменьшить объем отходов, направляемых на захоронение, что повысит экологическую безопасность всего ядерного энергетического цикла. Целью представленной диссертации являлось: 1. Систематическое исследование физико-химических методов извлечения различных радионуклидов из растворов, основанных на сорбционных, осадительных и мембранных процессах; 2. Разработка методов селективного выделения отдельных радионуклидов из растворов сложного солевого состава; 3. Проверка разработанных методов извлечения радионуклидов для очистки жидких радиоактивных отходов низкого- и среднего уровня активности. Научная новизна: 1. Впервые количественно определены и систематизированы сорбционные, селективные и кинетические характеристики (значения емкости, коэффициентов распределения, разделения и внутренней диффузии) широкого круга различных типов сорбционных материалов; 2. Разработаны методы селективного осаждения радионуклидов цезия и стронция из растворов и определены оптимальные условия их проведения; 3. Проведены исследования по изучению влияния различных типов органических комплексообразующих и поверхностно-активных веществ на процессы сорбции и соосаждения радионуклидов цезия и стронция; 4. Разработаны методы синтеза сорбентов, обладающих повышенными сорбционно-селективными характеристиками по отношению к радионуклидам цезия и стронция; Практическая значимость. Проведенные исследования легли в основу целого ряда технологий переработки различных типов ЖРО низкого и среднего уровня активности. Проведены успешные опытно-промышленные испытания разработанных технологий для переработки ЖРО ПО «Маяк», Мурманского морского пароходства, Курской АЭС, спецкомбинатов НПО «Радон». Разработанная мембранно-сорбционная технология переработки вод спецканализации химико-металлургического завода ПО «Маяк» положена в основу проектирования промышленной установки. Разработанные методы получения селективных сорбентов привели к созданию на базе Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) универсальной опытной установки синтеза сорбентов. Проведены наработки опытных партий неорганических сорбентов различных типов. На все виды сорбентов разработаны и утверждены технические условия.