Экстрагирование изотопов радия, урана и плутония из измельченных радиоактивных строительных материалов

• Автор: Юрченко, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Сергиев Посад
• Количество страниц: 102 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Анализ проблем снятия с эксплуатации объектов ядерной энергетики
1.2 Характеристика основных строительных материалов
1.2.1 Бетон
1.2.2 Кирпич
1.2.3 Силикатный кирпич
1.3 Взаимодействие строительных материалов с водой и водными растворами
1.4 Взаимодействие радионуклидов со строительными материалами
1.5 Методы дезактивации бетона
1.5.1 Механические методы
1.5.1.1 Вакуумирование (пылеотсасывание)
1.5.1.2 Удаляемые пленочные покрытия
1.5.1.3 Дезактивация струей воздуха (газа или пара)
1.5.1.4 Измельчение (шевингвание)
1.5.1.5 Скалывание
1.5.1.6 Абразивная обработка
1.5.1.7 Промывка водой
1.5.2 Термические методы
1.5.2.1 Газопламенная обработка
1.5.2.2 Световая обработка
1.5.2.3 Обработка СВЧ-излучением
1.5.2.4 Дезактивация пиротехническими смесями
1.5.3 Химические методы
1.5.3.1 Дезактивация растворами
1.5.3.2 Дезактивация сорбируюгцими композициями
1.5.3.3 Сверхкритическая экстракция
1.5.3.4 Электрокинетическая дезактивация
1.6 Сравнительная стоимость различных методов дезактивации бетона
1.7 Методы дезактивации грунтов, как близкого аналога измельченных радиоактивных строительных материалов
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Объекты исследования
2.2 Характеристика объектов исследования
2.2.1 Фазовый состав
2.2.2 Химический состав
2.2.3 Радионуклидный состав
2.3 Используемые методики
2.4 Экстрагирование радионуклидов в статических условиях
2.5 Экстрагирование радионуклидов в динамических условиях

2.6 Экстрагирование радионуклидов в электрокинетическом режиме
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Распределение радионуклидов в различных фракциях бетона
3.2 Экстрагирование радионуклидов в статических условиях
3.2.1 Экстрагирование урана из бетона №
3.2.2 Влияние температуры на распределение урана между твердой фазой бетона и жидкой фазой дезактивирующего раствора
3.2.3 Влияние окислителей на экстрагирование урана
3.2.4 Влияние соотношения фаз на экстрагирование урана
3.2.5 Экстрагирование "26Яа из отходов красного кирпича
3.2.6 Экстрагирование 238,239Ри из отходов бетона №
3.3 Кинетика экстрагирования радионуклидов в различных условиях
3.3.1 Кинетика экстрагирования урана в статических условиях
3.3.2 Кинетика экстрагирования урана в динамических условиях
3.3.3 Экстрагирование урана в электрокинетических условиях
3.4 Экстрагирование урана в противоточном режиме
4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Характеристика отходов строительных материалов
4.2 Распределение радионуклидов в бетоне
4.3 Экстрагирование радионуклидов в статических условиях
4.3.1 Экстрагирование урана
4.3.2 Экстрагирование радия
4.3.3 Экстрагирование плутония
4.4 Кинетика экстрагирования урана
4.5 Сравнение технологических показателей различных режимов дезактивации отходов бетона
5 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
5.1 Схема осуществления процесса химической дезактивации строительных материалов
5.2 Конструкция стендовой установки
5.3 Испытания стендовой установки
5.4 Оценка затрат
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Широкое использование ядерной энергии и радиоактивных изотопов в мирных целях приводит к большому и все возрастающему количеству радиоактивных отходов (РАО). Обращение с радиоактивными отходами является одной из важных проблем развития ядерной энергетики и различных видов технологий, связанных с применением радиоактивных веществ и источников ионизирующего излучения.
К радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию материалы, изделия, оборудование, объекты биологического происхождения, в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные действующими нормативными документами (НРБ-99 [1]), отработавшее ядерное топливо, отработавшие свой ресурс радионуклидные источники, извлеченные из недр и складируемые в хвостохранилища породы, руды и отходы их обогащения и выщелачивания.
Значительные количества твердых РАО в настоящее время представлены загрязненными строительными материалами, главным образом, бетонами различных марок. Такого рода отходы образуются при дезактивации зданий и промышленных помещений механическими методами, ликвидации аварий. Но наибольшее их количество возникает при снятии с эксплуатации объектов ядерной энергетики и обслуживающих ее радиохимических производств, отслуживших проектный срок, нерентабельных или несоответствующих современным требованиям безопасности. Приведение этих объектов в радиационно-безопасное состояние предполагает их полный или частичный демонтаж, главным образом, механическими методами (взрывом, раскалыванием, распиливанием и т.п.).
Образующиеся отходы фрагментированных строительных материалов различной дисперсности - от пыли до обломков массой в сотни килограммов, удаляют на специальные пункты для длительного хранения (захоронения). Однако, ввиду того, что стоимость обслуживания таких пунктов и сооружения новых достаточна высока и постоянно растет, представляется экономически целесообразным разработка и применение различных технологий, направленных на сокращение объема отходов, направляемых на длительное хранение (захоронение). Очищенные от радионуклидов строительные материалы, которые могут быть выведены из-под категории радиоактивных отходов (главным образом, низкого уровня активности), в отдельных случаях могут быть даже возвращены, в качестве вторичного сырья, в строительство (например, дорожное).

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Объекты исследования
2.1.1 Реальные отходы строительных материалов низкого и среднего уровня активности, представляли собой фрагменты бетонных конструкций, красного и силикатного кирпича массой до 40 кг. Далее по тексту - бетон №1.

Рисунок 1 - Реальные радиоактивные отходы строительных материалов (Слева направо: фрагмент силикатного кирпича, фрагменты глиняного кирпича, фрагмент бетонной конструкции)
2.1.2 Реальные отходы бетона (в виде крошки и щебня) среднего уровня активности. Далее по тексту - бетон №2.
Рисунок 2 - Реальные радиоактивные отходы бетона №2 (щебень с остатками связующего)
2.1.3 Реальные отходы строительных материалов низкого уровня активности, представляющие собой фрагменты бетона, красного и шамотного кирпича массой до 5 кг. Далее по тексту - бетон №3.