Разработка технологии иммобилизации жидких солесодержащих САО в цементную матрицу с последующим хранением компаунда в отсеках большого объема

• Автор: Козлов, Павел Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.02, 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

1. Введение.

2. Литературный обзор

2.1 Методы отверждения ЖРО.

2.2 Цементирование ЖРО. Особенности метода. Обзор мирового опыта

2.3 Описание различных типов вяжущих материалов

2.4 Формирование структуры цементного компаунда

2.5 Тепловые эффекты, происходящие при формировании цементного компаунда, и способы снижения тепловыделения

2.6 Реологические свойства цементной смеси.

2.7 Требования к цементированным радиоактивным отходам.

2.8 Способы уменьшения выщелачиваемости радионуклидов из цементной матрицы.

2.9 Заключение.

3. Методическая часть.
3.1 Характеристика используемых реагентов и материалов.
3.2 Приготовление имитаторов ЖРО.
3.3 Проведение предварительной подготовки растворов перед отверждением
3.4 Проведение отверждения.
3.5 Тестирование компаундов на соответствие нормативным требованиям
3.6 Тестирование цементных смесей и компаундов на соответствие технологическим требованиям.
3.7 Описание методов анализа, использованных в работе
4. Экспериментальная часть
4.1 Изучение возможности применения золы уноса АТЭЦ в качестве матричного материала для отверждения ЖРО. Первоначальный подбор рецептуры.
4.2 Оптимизация фиксирующей способности компаунда
4.3 Оптимизация реологических свойств цементного компаунда в совокупности с нормативными и теплофизическими требованиями
4.4 Определение теплофизических параметров цементного компаунда и температурных границ его устойчивости в зависимости от состава
5. Выводы.
6. Список источников
7. Приложения АГ.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
РЦО раствороцементнос отношение, определяемое как отношение объема отверждаемого раствора к массе сухой композиции, млг
РФА рситгенофазовый анализ
ЯТЦ ядерный топливный цикл
ПР произведение растворимости
СГД сорбционные и гидроизолирующие добавки
ЛСТ лигносульфонат технический
АТЭЦ Аргаяшская ТЭ1
РГРЭС Рефтинекая ГРЭС
РАО радиоактивные отходы
С АО среднеактивные отходы
ЖРО жидкие радиоактивные отходы
ТРО твердые радиоактивные отходы
ГСАК гидросульфоалюминат кальция
РФА рентгенофазовый анализ
ПЦ0 портландцемент марки
ПБК правобережный канал
ХПВ хозяйственнопитьевая вода
Ха суммарная объемная активность альфаизлучающих нуклидов
Хр суммарная объемная активность бетаизлучающих нуклидов
УК степень наполнения компаунда отходами, определяемая как отношение массы отвержденных в компаунд компонентов отходов к массе компаунда,
У0бр объем образца, л о прочность на сжатие, кгсм2 р плотность компаунда, гсм
сг прочность на сжатие образца после суток твердения, кгсм
оим прочность на сжатие образца после иммерсионных испытаний в течение сут,
кгсм
ом прочность на сжатие образца после испытаний на морозостойкость, кгсм
ор прочность на сжатие образца после испытаний на радиационную стойкость,
кгсм
ок прочность на сжатие контрольного образца, кгсм
Ттах максимальная температура компаунда, С
Та температура окружающего воздуха, С
ТагР разница между максимальной температурой компаунда и средней температурой окружающего воздуха, С
АТ максимальная разница между показаниями датчиков температуры в центре и на периферии, С
ДМ потеря массы, .
О растскаемость, см
Vотст ВОДООтделение, .
1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Присутствие большого количества воды в цементированных отходах создаст опасность образования при хранении цементных блоков взрывоопасных смесей
воздуха с выделяющимся водородом продуктом радиолиза воды 2 Эту опасность устраняют созданием вентиляционных узлов в хранилище. Разбухание цементных блоков вследствие газовыделения не наблюдается изза высокой пористости материала, способствующей свободному выходу газообразных продуктов радиолиза из объема компаунда. Поэтому допускается цементирование не только отходов низкого уровня активности, но и среднего 2. Отверждению обычно подвергаются кубовые остатки от упаривания ЖРО с концентрацией солей порядка сотен фамм на литр и гетерогенные отходы шламы, пульпы отработанных сорбентов. Смешивание проводится либо в непрерывном шнековым, дисковым смесителем, либо в периодическом режиме объемным смесителем, в бочке с потерянной мешалкой, в герметично закрытой бочке, вращающейся в нескольких плоскостях и т. Непрерывный режим более производителен, однако характеризуется большей сложностью обеспечения постоянства состава компаунда. Периодический режим иозволяег поддерживать постоянство состава компаунда за счет возможности точной дозировки компонентов для каждой операции. Хранение компаунда может реализовываться двумя путями в небольших контейнерах 0литровые стальные бочки или бетонные контейнеры объемом м3, либо в отсеках большого объема. В первом случае существует возможность перемещения отдельных контейнеров, отсутствуют повышенные требования к подвижности компаунда и Офаничения по тепловыделению вследствие хорошего теплоотвода и возможности выдержки контейнеров вне хранилища в период повышенного тепловыделения на начальной стадии твердения компаунда. Указанные факторы положительно влияют на качество компаунда. Недостатками данного способа хранения являются дополнительные существенные затраты на приобретение контейнеров и менее рациональное использование объема хранилища. Следует отметить, что наиболее крупные проекты цементирования РАО и хранения полученного компаунда представляют собой технологию отверждения в контейнерах небольшого объема с помещением их в специальное хранилище. Например, на установке, разработанной для ядерного центра в , перерабатывают ЖРО с производительностью до 2 м3сут. Активность перерабатываемых отходов не превышает 1. Бкл. Для хранения цементного компаунда используют бочки объемом 0 л. В Японии в Роккашомуро функционирует Центр захоронения низкоактивных отходов, рассчитанный на размещение 3 миллионов 0 л бочек 0 тыс. РАО АЭС 2 На АЭС РАО подвергают цементированию в бочках, причем сжимаемые твердые РАО прессуют и отверждают отдельно, а жидкие гомо и гетерогенные РАО подвергают совместному цементированию. Далее бочки с отходами после мониторинга их состояния размешают в заглубленных в землю отсеках, снабженных дренажной системой, заполняют промежутки между бочками неактивным цементом и заполненный отсек дополнительно покрывают слоем неактивного цемента и гидроизолирующим покрытием. Затем хранилище засыпается бентонитнопесчаным грунтом толщиной порядка 8 м и слоем грунта толщиной около 4 м. За период с г по г захоронено тыс. Хранилище в Моховце для низко и среднеактивных отходов состоит из четырех рядов отсеков 2 Размер каждого отсека ,4x5,4x5,5 м. В хранилище планируется использовать специальный контейнер из волоконноусиленного бетона объемом 3,1 м3, произведенный по лицензии французской компании i. Аналогичные контейнеры одобрены к применению и используются для отверждения РАО во Франции. Хранилище в Моховце общей площадью 0, км имеет отсеков. Каждый из отсеков способен принять контейнеров. Полезный объем хранилища контейнеров или 0 м3. Крупнейшим хранилищем в Англии является Дригг, которое находится рядом с радиохимическим комплексом в Селлафильде и эксплуатируется с г 2 Хранилище способно принять до 0 0 м3 отходов. Отходы размещаются в контейнерах объемом м3, которые устанавливаются в траншеях, вырытых в глиняном массиве. В период с по гг. РАО. Одним из крупнейших хранилищ низко и среднеактивных отходов во Франции является , расположенный в 0 км от Парижа 2 Комплекс введен в эксплуатацию в г и рассчитан на захоронение 1 млн.