Превращение жидких радиоактивных отходов в стабильное стекло
И.А. Лучко, ведущий инженер по экологии и охране труда ОХТЗ АО «ВНИИХТ»
Ядерные отходы являются одной из главных экологических проблем нашего времени. Существует миллионы тонн отходов, оставшихся с почти столетнего производства, не говоря уже о будущих отходах исследовательских реакторов и радиационных лабораторий. Поиск места для захоронения таких отходов в долгосрочной перспективе является постоянной задачей, ранее подобные отходы захоранивались в подземных резервуарах из углеродистой стали, но данный метод является нестабильным, поскольку резервуары имеют ограниченных срок эксплуатации, возникает угроза протечки. Поэтому возникла потребность в разработке процесса, который сделает отходы химически инертными и неспособными взаимодействовать с окружающей средой.
На данный момент существует несколько способов переработки ядерных отходов, и одним из наиболее перспективных является витрификация. Отфильтрованные отходы смешивают со стеклообразующими материалами, затем нагревают их в печи для создания боросиликатного стекла, которое остается стабильным в течение тысячи лет. Остекловывание предназначено для фиксации радионуклидов в неподвижном состоянии в нерастворимой стабильной матрице, готовой для захоронения (рис. 1).
Рис. 1 Остекловывание жидких радиоактивных отходов
В 1951 г. было впервые предложено включать окислы продуктов деления в стекловидную матрицу, так как стекло, будучи нестехиометрическим соединением, при нагревании способно растворять, а при последующем охлаждении прочно удерживать сложную смесь продуктов деления. Получаемый продукт обладает высокой химической и радиационной стойкостью, является изотропным, непористым. Перспективность использования стекла в качестве иммобилизирующей матрицы обусловлена:
– высокой способностью включать в свой состав элементы независимо от заряда и размера их атомов;
– стойкостью к радиационному повреждению благодаря тому, что их собственный беспорядок допускает большое число атомных перемещений;
– относительной легкостью и дешевизной изготовления, поскольку не требует сложного оборудования;
– отработанностью технологии производства, литья, формовки и отжига.
Такой процесс уже запущен на заводах по остекловыванию опасных отходов в Уэст-Вэлли (штат Нью-Йорк), Савананна-Ривер (штат Южная Каролина) и Селла-филде на северо-западе Англии, во французском Маркуле, а также на российских предприятиях «Радон» и «Маяк»
