ІММОБІЛІЗАЦІЯ ВИСОКОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ У КЕРАМІЧНІ ТА ГІДРАТОВАНІ ФОСФАТНІ МАТРИЦІ

doi:10.26565/2312-4334-2016-1-05

V. A. Shkuropatenko National Science Center “Kharkov Institute of physics and technology” 1, Academicheskaya Str., 61108, Kharkov, Ukraine

DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2016-1-05

Ключові слова: фосфатна кераміка, високоактивні відходи, іммобілізація, синтез, матриці, фазовий склад

Анотація

Приведені результати експериментальних досліджень по отриманню фосфатних матричних матеріалів: фторапатиту Ca10(PO4)6F2, натрій цирконієвого фосфату NaZr2(PO4)3 та калій магнієвого фосфату KMgPO4·6H2O. Досліджено еволюцію фазового складу при їх синтезі та визначені оптимальні параметри отримання монофазних фосфатних матричних матеріалів. Досліджена можливість отримання порошків кальцієвого Ca10(PO4)6F2 та стронцій-вміщуючого фторапатиту Ca9Sr(PO4)6F2 двома способами: методом твердофазних реакцій з подальшою термообробкою і методом хімічного осадження розчинів вихідних компонентів. Золь-гель методом синтезовані нанорозмірні порошки ортофосфата цирконію NaZr2(PO4)3. Гідратовані фосфатні матриці KMgPO4·6H2O отримані хімічною реакцією між MgO і KH2PO4 у воді при кімнатній температурі. Наведено вимоги, що пред’являються до матриць високоактивних відходів. Визначена придатність використання синтезованих фосфатних матеріалів у якості матриць для іммобілізації високоактивних відходів ядерної енергетики.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографія автора

V. A. Shkuropatenko, National Science Center “Kharkov Institute of physics and technology” 1, Academicheskaya Str., 61108, Kharkov, Ukraine

shkuropatenko@kipt.kharkov.ua

Посилання

Weber W.J., Navrotksy A., Stefanovsky S., Vance E.R., Vernaz E. Materials science of high-level nuclear waste immobilization // MRS Bulletin. – 2009. – Vol. 34. – No.1. – P.46-53.

Gramenickij E.N., Kotel'nikov A.R., Batanova A.M., Shhekina T.I., Plechov P.Ju. Eksperimental'naja i tehnicheskaja petrologija. – M.: Nauchnyj Mir, 2000. – 416 s.

Ewing R.C., Wang L.M. Phosphates as nuclear waste forms, Revier in mineralogy and geochemistry. – 2002. – Vol. 48. – P. 673–699.

Shabalin B.G. Konservirujushhie monacitopodobnye materialy dlja immobilizacii radioaktivnyh othodov i ih transformacija v estestvennyh uslovijah // Mineral. zhurnal. – 2006. – T.28. – No.1. – s.39-46.

Bros. R., Carpena J., Sere V., Beltritti A. Occurence of Pu and Fissiogenic REE in Hydrothermal Apatites from the Fossil Nuclear Reactor 16 at Oklo (Gabon) // Radiochimica Acta. – 1996. – Vol.74. – P.277-282.

Karpena Zhojel', Buae Loran, Laku Zhan-Lui. Sposob zahoronenija plutonija v apatitovoj keramike i produkt, poluchennyj s ispol'zovaniem etogo sposoba. Federal'naja sluzhba po intellektual'noj sobstvennosti, patentam i tovarnym znakam. – 1999. – zajavka №2001110070/06.

Shkuropatenko V.A., Tarasov R.V, Prudyvus E.A. i dr. Sintez stroncievogo ftorapatita na osnove pirofosfata kal'cija // Voprosy atomnoj nauki i tehniki. Serija: fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie. – 2012. – Vypusk 5 (81). – S. 98-105.

Sayenko S.Yu., Shkuropatenko V.A., Tarasov R.V., Prudyvus K.A., Savina S.A., Zykova A.V. Analyses of fluorapatite prepared by both chemical precipitation and solid phase reaction methods // PSE. – 2013. – Vol. 11. – No. 3. – P.279-284.

Kanazava T. Neorganicheskie fosfatnye materialy. – Kiev, Naukova dumka, 1998. – 297 c.

Belkin F.V., Gabelkov S.V., Tarasov R.V., Poltavcev N.S., Litvinenko L.M., Ryzhova T.P. Cezijsoderzhashhie fazy v drevesnyh zolah chernobyl'skoj zony // Problemi bezpeki atomnih stancіj і Chornobilja. – 2008. – Vyp. 11. – S.136-141.

Belkіn F.V., Tarasov R.V., Shkuropatenko V.A., Prudivus K.A., Mironova A.G., Litvinenko L.M. Shtuchnij ftorapatit dlja іmmobіlіzacіi zoly vіd spaljuvannja derevyny Chornobil's'koi zony // Jaderna ta radіacіjna bezpeka. – 2012. – 2(54). – S. 56-59.

Hae-Won Kim, Yoon-Jung Noh, Young-Hag Koh, Hyoun-Ee Kim, Hyun-Man Kim. Effect of CaF2 on densification and properties of hydroxyapatite-zirconia composites for biomedical applications // Biomaterials. – 2002. –Vol.23. – P.4113-4121.

Campayo L., Audubert F., Lartigue J.at all. Study of a phosphate-based material with rhabdophane structure for caesium immobilization: Synthesis, sintering and leaching behavior // J. Nucl. Mat. – 2008. – Vol.374. – P.101-108.

Tuljaganov D.U., Ismatov A.A. Sistema ftorapatit – anortit // Izvestija AN SSSR. Serija Neorganicheskie materialy. – 1990. – No.4. – S.886-887.

Orlova A.I., Zyrjanov V.N., Kotel'nikov A.R. i dr. Keramicheskie fosfatnye matricy dlja vysokoaktivnyh othodov. Povedenie v gidrotermal'nyh uslovijah // Radiohimija. – 1993. – T. 6. – S.120–126.

Naik A. H., Thakkar N.V., Dharwadkar S.R., Singh Mudher K.D., Venugopal V. Microwave assisted low temperature synthesis of sodium zirconium phosphate (NaZr2P3O12) // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2004. – Vol.78. – P.707-713.

Wagh, A.S., Jeong, S.-Y. Chemically Bonded Phosphate Ceramics: I, A Dissolution Model of Formation // Journal of the American Ceramic Society. – 2003. – Vol. 86. – No.11. – P.1838–1844.

Wagh, A.S., Singh, D., Jeong, S.-Y. Chemically Bonded Phosphate Ceramics for Stabilization and Solidification of Mixed Waste, in Hazardous and Waste Treatment Technologies Handbook, C. H. Ho, Ed., CRC Press chapter 6. 3. 1. – 2000. – P.1-18.

Vinokurov S.E., Kulyako Yu.M., Slyunchev O.M., Rovnyi S.I., Wagh A.S., Maloney M.D., Myasoedov B.F. Magnesium potassium phosphate matrices for immobilization of high-level liquid wastes // Radiokhimiya. – 2009. – Vol. 51. – No. 1. – P.56-62.

Hanford K-Basin characterization overview, US EPA (2005). http://www.epa.gov/rpdweb00/docs/wipp/doeenclosure9_1.pdf

GOST R 50926-96. Othody vysokoaktivnye otverzhdennye. Obshhie tehnicheskie trebovanija. – M.: Gosstandart Rossii, 1996. – 6s.