Предотвращение биогенной деструкции и повышение качества цементной матрицы, иммобилизирующей радиоактивные отходы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, доктор технических наук Горбунова, Ольга Анатольевна

• Горбунова, Ольга Анатольевна
• доктор технических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор технических наук Горбунова, Ольга Анатольевна

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Предотвращение биогенной деструкции и повышение качества цементной матрицы, иммобилизирующей радиоактивные отходы»

I БИОГЕННАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ХРАНИЛИЩ ЦЕМЕНТИРОВАННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ. 19

1.1. Микробиоценоз и биодеструкция строительных силикатных материалов. 19

1.1.1. Виды коррозии бетонов (цементной матрицы). 19

1.1.2. Механизмы воздействия микробиологических объектов на бетоны (цементную матрицу). 27

1.2. Микробиоценоз приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов низкой и средней активности. 42

1.3. Биодеструкция «исторических» приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов после 40 лет эксплуатации. 48

1.4. Заключение. 63

II БИОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, МИКРОСТРУКТУРЫ И НАДЕЖНОСТИ ФИКСАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ЦЕМЕНТНОЙ МАТРИЦЕ В ХОДЕ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ. 65

2.1. Характеристика исходных материалов. 65

2.2. Методика проведения длительных натурных испытаний. 73

2.3. Методика и оборудование исследования микроструктуры цементной матрицы. 83

2.4. Методики и оборудование микробиологических исследований. 84

2.5. Состояние цементных компаундов в ходе натурных испытаний. 94

2.6. Иммобилизационные свойства цементной матрицы. 104

2.7. Микроструктура цементных компаундов с радиоактивными отходами при длительном хранении. 114

2.8. Микробиоценоз цементных компаундов с радиоактивными отходами. 132

2.9. Концентрации метаболитов, выделяемых микроорганизмами в цементных компаундах с радиоактивными отходами. 173

2.10. Заключение. 181

III МЕХАНИЗМ БИОГЕННОЙ ДЕСТРУКЦИИ ЦЕМЕНТНОЙ МАТРИЦЫ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ХРАНИЛИЩ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ. 187

3.1. Методика лабораторных экспериментов. 187

3.2. Деструкция цементной матрицы под действием кислых метаболитов. 189

3.3. Прогностические расчеты величины биогенной деструкции на основе экспериментальных данных. 198

3.3.1. Величина биогенной кислотной деструкции кристаллических сростков микроструктуры. 198

3.3.2. Объемы приповерхностных хранилищ кондиционированных радиоактивных отходов, потенциально подверженные биодеструкции. 212

3.4. Заключение. 217

IV БИОЦИДНАЯ ЗАЩИТА И ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТНОЙ МАТРИЦЫ, ИММОБИЛИЗИРУЮЩЕЙ РАДИОАКТИВНЫЕ

ОТХОДЫ. 219

4.1. Методы и материалы биоцидной защиты неорганических строительных материалов. 219

4.2. Эффективность биоцидных добавок в условиях приповерхностных хранилищ. 225

4.2.1. Минимальные подавляющие концентрации биоцидов. 225

4.2.2. Пролонгированность биоцидного действия добавок в условиях гамма-облучения. 227

4.2.3. Параметры и критерии повышения качества процесса цементирования радиоактивных отходов с биоцидными добавками. 231

4.3. Заключение. 236

V ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЦИДНЫХ ДОБАВОК. 237

5.1. Цементирование как основной промышленный метод иммобилизации радиоактивных отходов низкой и средней активности. 237

5.2. Применение биоцидных добавок при цементировании водных солевых жидких радиоактивных отходов с высокой степенью наполнения по отходам. 243

5.3. Применение биоцидных добавок при цементировании маслосодер-жащих жидких радиоактивных отходов с предварительным суспензированием. 248

5.4. Применение биоцидных добавок при цементировании мелкодисперсных твердых радиоактивных отходов пропиткой. 252

5.5. Заключение. 266

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ. 268

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. 271

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Перечень научно-технической документации ГУП МосНПО «Радон» по внедрению разработанных технологических процессов и цементных материалов с биоцидными добавками. 308

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Технологический регламент ТП Рад Х-16.00/2008. 310 ПРИЛОЖЕНИЕ В. Технологический регламент ТП Рад Х-12.00/2002. 318 ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Технологический регламент ТП Рад Х-06.00/2002. 338 ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Экономическая оценка использования биоцидных добавок в процессах цементирования радиоактивных отходов. 349

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

РАО

ЖРО

ТРО

НАО

CAO

Р/Ц

ПЦМ400Д0 ПЦ М500Д0-БИЗОН-БПл

СПЦК

ПГМГ

ВПЦР

AF3

S88

K9N

КОЕ кл/мл

МПА

БСА

СЭМ

РФА N

P-C2S

С3А

C-S-H

С3АН6

С2АН8 радиоактивные отходы жидкие радиоактивные отходы твердые радиоактивные отходы радиоактивные отходы низкого уровня активности до 10"5Ки/л радиоактивные отходы среднего уровня активности от 10"5до1 Ки/л раствороцементное отношение в цементном растворе, отношение массы ЖРО (раствора Р) к массе цементного материала (цемент+активные добавки Ц) марка портландцемента марка портландцемента комплексная добавка к цементу биоцидного, пластифицирующего и проникающего действия специальный портландцемент с композиционной добавкой биоцидный препарат класса поли-гекса-метилен-гуанидинов высокопроникающий цементный раствор фунгицидный препарат Troysan Polyphase AF3 пленочный антисептик MERGAL® S88 внутритарный жидкий консервант MERGAL® K9N колониеобразующие единицы - единица измерения количества живых клеток микроорганизмов количество клеток микроорганизмов в 1 мл суспензии мясо-пептонный агар - питательная среда для роста бактерий бульон-сусло-агар- питательная среда для роста бактерий сканирующая электронная микроскопия рентгенофазовый анализ коэффициент преломления в иммерсионных жидкостях при исследовании кристаллов петрографическим методом с помощью поляризационного микроскопа полиморфная форма ортосиликата кальция, белит, |3-2СаО Si02 - минерал, входящий в состав цемента трехкальциевый алюминат ЗСаО AI2O3 - минерал, входящий в состав цемента частично закристаллизованный тоберморитоподобный гидросиликат кальция CaO SÍO2 Н20 - гидратированный минерал, входящий в состав твердеющей цементной матрицы кубический шестиводный гидроалюминат кальция ЗСаО AI2O3 6Н20 - гидратированный минерал, входящий в состав твердеющей цементной матрицы гексагональный восьмиводный гидроалюминат кальция Р-2СаО А12Оз 8Н20 - гидратированный минерал, входящий в состав твердеющей цементной матрицы

САНю - десятиводный однокальциевый гидроалюминат кальция

СаО А1203 10Н20 - гидратированный минерал, входящий в состав твердеющей цементной матрицы СзАвзНзг - эттрингит - гидросульфоалюминат кальция {Са6[А1(ОН)6]2 • 24Н20} ' [3804]' [2НгО], или ЗСаО А12Оз ЗСаБС^ ' 32Н20 - гидратированный минерал, входящий в состав твердеющей цементной матрицы

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Специфика обращения с радиоактивными отходами (РАО), обеспечение радиоэкологической безопасности хранилищ РАО связана с необходимостью оперировать временными интервалами в сотни и тысячи лет, что приводит к ситуации, когда нынешняя технологическая деятельность заведомо проецируется на ряд последующих поколений. Так, проектный срок эксплуатации приповерхностных хранилищ кондиционированных РАО низкой и средней активности (НАО и CAO) рассчитывается в ряде случаев на срок до 300 лет, на период радиационного контроля до снижения радиоактивности до безопасного уровня.

Для кондиционирования НАО и CAO наиболее распространенным в России и других странах является цементирование, позволяющее при простоте технологического процесса, доступности матричного материала и невысоких капитальных и эксплуатационных затратах получать конечный продукт, удовлетворяющий требованиям нормативных документов.

В настоящее время контроль качества цементированных радиоактивных отходов не учитывает возможную микробиологическую деструкцию цементной матрицы. Однако в составе НАО и CAO преобладают вещества (концентраты минеральных солей - нитраты, сульфаты, хлориды и др., отработанные минеральные масла и органические жидкости, целлюлозосодержа-щие материалы и др.), потенциально являющиеся при долговременном хранении в факультативно-анаэробных условиях приповерхностных хранилищ питательной средой для развития микроорганизмов. Это делает возможным биогенное нарушение микроструктуры цементной матрицы (появление мик-ропор, трещин, полостей). Микробиологическая деструкция может выступать фактором разрушения цементной матрицы и наряду с действием влаги и перепадов температур снижать безопасность долговременного хранения кондиционированных форм РАО.

Своевременное предотвращение биодеструкции цементной матрицы для обеспечения надежного и безопасного хранения кондиционированных РАО, совершенствование методов защиты от всех потенциальных агрессивных факторов и повышение качества цементных компаундов с РАО остается в настоящее время актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований

Целью работы является установление закономерностей процессов микробиологической деструкции цементной матрицы, оценка значимости данного фактора и разработка научно обоснованных технических решений по его предотвращению для повышения надежности и безопасности хранения кондиционированных форм РАО.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Определить наличие, численность, родовую принадлежность и тип метаболизма ассоциация микроорганизмов в цементных компаундах приповерхностных хранилищ с НАО и CAO после 40 лет хранения.

2. Провести многолетние (до 10 лет) натурные испытания и на основании полученных экспериментальных данных установить механизм биогенных деструктивных процессов, влияющих на изменение микроструктуры и физико-химических свойств цементной матрицы.

3.С помощью программно-математического анализа по экспериментальным данным натурных испытаний оценить величину биогенной деструкции и значимость этого фактора для сохранения цементной матрицей свойств надежной иммобилизации радионуклидов 137Cs, 90Sr в течение длительного периода эксплуатации хранилищ РАО.

4. Определить функциональные свойства ряда биоцидных добавок по отношению к микроорганизмам хранилищ кондиционированных РАО, а также совместимость добавок с компонентами цементного компаунда на основе жидких (ЖРО) и твердых (ТРО) радиоактивных отходов; выбрать биоцид-ные добавки, обеспечивающие цементными компаундам эффективную пролонгированную защиту в условиях приповерхностных хранилищ низкои среднерадиоактивных отходов и повышающие качество цементных компаундов.

5.Разработать и опробовать новые методы цементирования отдельных видов ЖРО и ТРО с применением выбранных биоцидных добавок, улучшающих параметры технологического процесса и качество цементных компаундов.

6. Обосновать экономическую целесообразность применения предложенных технических решений по биоцидной защите и повышению качества цементных компаундов с НАО и CAO.

Связь работы с научными программами, планами, темами

Работа выполнялась в соответствии с планом НИОКР ГУЛ МосНПО «Радон» на 2000-2010 г.г. по «Программе совершенствования и повышения качества, безопасности, надежности технологии и средств производства при обезвреживании РАО, обеспечения радиоэкологической безопасности населения и охраны окружающей среды Московского региона» (темы 2.06.01, 2.03.01) на основании постановлений Правительства Москвы, а также в рамках Федеральной Целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (Государственный контракт № П755 от 20.05.2010, ГЕОХИ РАН).

Основными методами исследований при решении поставленных задач были: систематическая обработка полученных данных натурных испытаний - результатов физико-химических, микробиологических, микроструктурных исследований с помощью радиометрических, хроматографических, электронно-микроскопических (СЭМ), рентгенофазовых (РФА), петрографических, физико-механических, химических методов анализа; программно-математическая обработка экспериментальных графических данных (микрофотографий СЭМ) и прогнозирование; аналитические, лабораторные исследования на основе стандартных и специальных методик подготовки проб, выполнения измерений, количественного анализа, проведения испытаний; а также опытно-промышленные натурные испытания новых добавок и методов при цементировании реальных ЖРО и ТРО.

Объектами исследований были:

1-пробы кериового материала, отобранные при экспериментальном бурении цементного монолита приповерхностных хранилищ РАО 1960-х годов консервации (возраст цементных компаундов более 40 лет);

2-модельные цементные образцы, содержащие биоцидные добавки и компоненты РАО - потенциальные субстраты для развития микробного сообщества, после 1, 2,5, 4,5, 8,5, 10 лет натурных испытаний в условиях приповерхностных хранилищ;

3-чистые культуры микроорганизмов, изолированные из проб керна и модельных цементных образцов с РАО в различные сроки натурных испытаний;

4-цементные компаунды с нитратсодержащими водными солевыми ЖРО, маслосодержащими ЖРО, сыпучими мелкозернистыми ТРО в возрасте твердения до 1 года, полученные при лабораторных и опытно-промышленных испытаниях методов цементирования с биоцидными добавками.

Предметом исследований являлись:

1- процесс биогенного разрушения микроструктуры цементной матрицы при долговременном хранении кондиционированных форм РАО;

2- свойства биоцидных добавок;

3- методы биоцидной защиты и повышения качества цементных компаундов с РАО на стадии цементирования ЖРО и ТРО.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов подтверждаются представительным объемом комплексных многоплановых экспериментальных исследований, полученных с помощью аттестованных методик в специализированных аккредитованных испытательных лабораториях; согласующимися микробиологическими, физико-химическими и микроструктурными данными многолетнего мониторинга состояния цементных компаундов с РАО в приповерхностных хранилищах; соответствием расчетных данных и натурных испытаний, полученных при различных уело> виях на реальных объектах. и

Научная новизна полученных результатов заключается в том, что:

- установлено и экспериментально подтверждено наличие в цементных компаундах с РАО денитрифицирующих и бродильных микроорганизмов родов Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Micrococcus, Mycobacterium, Arthrobacter, Flavobacterium, способствующих ухудшению состояния цементной матрицы, иммобилизирующей радиоактивные отходы, в приповерхностных хранилищах в период хранения до 40 лет;

- рассмотрен и экспериментально подтвержден механизм биогенной деструкции цементной матрицы в приповерхностных хранилищах РАО, заключающийся в том, что бактерии используют в качестве питательной среды компоненты радиоактивных отходов (нитратные соли, масла и органические жидкости, целлюлозные включения), в процессе метаболизма выделяют газы и кислоты в установленных концентрациях, способствующих поро- и трещи-нообразованию в цементной матрице, что при длительном хранении ведет к снижению иммобилизационных свойств компаунда и ухудшению радиоэкологической безопасности хранилищ кондиционированных РАО;

- количественно определена значимость биодеструкции цементной матрицы при длительном хранении: установлена численность микроорганизмов, концентрации кислых и газообразных метаболитов, скорость разрушения кристаллов гидратных новообразований цементной матрицы, скорость образования локальных участков биогенной деструкции цементной матрицы, объемы приповерхностных хранилищ, потенциально подверженных биогенной деструкции по температурному лимитирующему фактору;

- установлено функциональное действие ряда биоцидных препаратов по отношению к микроорганизмам, развивающимся в условиях хранилищ кондиционированных низко- и среднерадиоактивных отходов. Экспериментально подтверждена эффективность действия биоцидных добавок в условиях гамма-излучения. Показана возможность пролонгированной биоцидной химической защиты цементных компаундов на стадии цементирования радиоактивных отходов;

- показана эффективность модифицирующего влияния полимерного препарата класса полигексаметиленгуанидинов (ПГМГ) на реологические, водоудерживающие и пенетрационные свойства цементных растворов, а также на формирование микроструктуры, прочность и химическую стойкость цементных компаундов с различными видами жидких и твердых радиоактивных отходов. Определены параметры технологических процессов цементирования РАО с добавкой ПГМГ; реализация разработанных процессов в промышленных условиях способствует увеличению доли радиоактивных отходов в конечном компаунде, снижению расхода цемента, сокращению радиа-ционно опасных стадий и вторичных жидких радиоактивных отходов.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основании результатов исследований разработаны и внедрены в ГУП МосНПО «Радон» новые материалы и технологии, позволяющие повысить надежность и безопасность долговременного хранения кондиционированных форм РАО, а именно:

1. Комплексная добавка проникающего и защитного действия для бетонов и растворов «БИЗОН-БПл» (ТУ 5743-159-46854090-2003), содержащая биоцидный препарат ПГМГ, успешно примененная при повторной герметизации «исторических» приповерхностных хранилищ РАО в ГУП МосНПО «Радон» в 2000-2005 г.г.

2. Специальный портландцемент с композиционной добавкой «СПЦК» (ТУ 5734-001-56873527-2006), содержащий биоцидную добавку ПГМГ, используемый для цементирования ЖРО и ТРО в ГУП МосНПО «Радон» в 2006-2011 г.г.

3. Технологический процесс и установка цементирования мелкозернистых ТРО методом пропитки (ТП Рад Х-06.00/2002, Патенты РФ №2142657, № 2199164, № 2301468), внедренные в ГУП МосНПО «Радон» с 2003 года.

4. Технологический процесс цементирования водных солевых ЖРО с повышенным Р/Ц=0,75-1,2 (ТП Рад Х-12.01/2003, Патент РФ № 2197760) и блок предварительного суспензирования солевых и маслосодержащих ЖРО

ТП Рад Х-12.03/2008, Патент РФ № 2317605), внедренные в ГУП МосНПО «Радон» в 2002 -2008 годах.

Научные и практические результаты исследований вошли в учебные пособия по лекционным курсам «Переработка радиоактивных отходов» для студентов Озерского технологического института Национального исследовательского ядерного университета (ОТИ НИЯУ «МИФИ», ЗАТО Озерск, ФГУП «ПО «Маяк», с 2010 г.) и «Утилизация техногенных отходов в подземном пространстве» для студентов Московского государственного горного университета (МГГУ, Москва, с 2005 г).

Личный вклад автора

Все научные результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены лично автором. Автором осуществлена постановка цели и задач исследования, планирование работы. Автор лично разрабатывала методики натурных испытаний; осуществляла постановку и научное сопровождение экспериментов, принимала непосредственное участие в отборе проб и выполнении анализов, лично обрабатывала и обобщала материалы многолетних наблюдений и результатов анализов, принимала участие в создании программных продуктов для математической обработки графических данных, а также лично участвовала в разработке, испытаниях и внедрении новых цементных биоцидных материалов, технологий и установок цементирования ЖРО и ТРО.

Автор выражает искреннюю благодарность за содействие в микробиологических исследованиях сотрудникам кафедры микробиологии МГУ им. М.В. Ломоносова д.б.н. проф. А.И.Нетрусову, к.б.н. Д.В.Хомяковой, к.б.н. М.А.Егоровой, к.б.н. А.Т.Дьяконовой; за содействие в выполнении микроструктурных анализов сотрудникам РХТУ им. Д.И. Менделеева В.Н.Панюшкину, Н.А.Поповой; за содействие в организации лабораторных и опытно-промышленных испытаний к.т.н. А.П.Варлакову, к.т.н. A.C. Барино-ву, коллективу цеха №23 ГУП МосНПО «Радон», академику Б.Ф. Мясоедову и сотрудникам лаборатории радиохимии ГЕОХИ РАН; за содействие в разработке программно-математических методов аспиранту ГОУ ВПО МГУПИ

А.А.Сухову, а также коллегам и друзьям за творческую поддержку и ценные советы.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и получили одобрение на 16 российских и 17 международных научно-технических конференциях: "Радиационное наследие XX века и восстановление окружающей среды" (Москва, РАН, 2000); Научно-техн. конф. "Свердловскому ядерному научному центру - 35 лет" (Заречный, 2001); 4-я, 5-я, 6-я Межд. научно-практ. конф. "Обращение с радиоактивными отходами" (Москва, ГП ВНИИАЭС, 2001, 2006, 2008); Межд. научно-техн. конф., поев. 60-летию СвердНИИхиммаша (Екатеринбург, 2003); 5-я, 6-я Росс. конф. по радиохимии "Радиохимия" (Дубна, 2006, Москва, 2009); 1-я, 2-я, 3-я, 4-я Росс. конф. молодых учёных и специалистов "РАДУГА. Обращение с РАО. Проблемы и решения" (Сергиев Посад, 2006, 2008, 2010, 2011); 2-ой Межд. ядерный форум (СПб, 2007), 7-я Межд. конф. «Экология человека и природа» (Москва-Плес, 2008); Отраслевая на-учно-практ. конф. молодых специалистов и аспирантов «Молодежь ЯТЦ: наука и производство» (г. Северск, СХК, 2007); 11-я, 12-я Всеросс. конф. молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Красноярск, 2010, Новосибирск, 2011); 6-ой Московский межд. конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011); Молодежная научная конф. «Современные проблемы радиохимии и радиоэкологии (к 25-летию аварии на ЧАЭС)» (ГЕОХИ РАН, Москва, 2011); Межд. молодежный форум «Ядерное будущее» (Голицыно, 2011); 11-я Всеросс. выставка научно-технич. творчества молодежи НТТМ-2011 (Москва, ВВЦ, 2011); 3-ий Всеросс. симпоз. «Разделение и концентрирование в аналит. химии и радиохмии» (Краснодар, 2011); Росс. конф. с межд. участием, поев. 60-летию кафедры радиохимии УГТУ-УПИ «Актуальные проблемы радиохимии и радиоэкологии» (Екатеринбург, 2011); "Spectrum'98" (Denver, Colorado, USA, 1998); ICEM' 99, '01, '03,'05: 7th, 8th, 9th, 10* "International Conference on Radioactive Waste Management and Environmental Remediation" (Nagoya, Japan, 1999; Bruges, Belgium, 2001; Oxford, England, 2003; Glasgow,

Scotland, 2005); WM' 99, '03, '05, '11: "International Conférence on Waste Management, Energy Security and a Clean Environment HLW, TRU, LL/ILW, Mixed Hazardous Wastes and Environmental Management" (Tucson, Arizona, USA, 1999, 2003, 2005, 2011); KONTEC'2011: 10th International Symposium „Conditioning of Radioactive Operational & Decommissioning Wastes" (Dresden, Germany, 2011).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 75 работ, в том числе 9 научных статей в российских изданиях, рекомендованных ВАК, 1 монография (в соавторстве), 5 Патентов РФ и 2 Свидетельства о государственной регистрации программных продуктов, 3 учебных пособия, материалы российских и международных конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, экспериментальной части, изложенной в 5 главах, общих выводов, библиографии и 5 приложений; изложена на 307 страницах машинописного текста, включающего 84 рисунка и 47 таблиц, список литературы из 299 наименований.

Заключение диссертации по теме «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов», Горбунова, Ольга Анатольевна

5.5. Заключение

Предотвращение биогенной деструкции и повышение качества цементных компаундов с РАО является актуальной задачей, так как цементирование в настоящее время в России и за рубежом является основным промышленным методом для иммобилизации практически всех видов жидких и твердых НАО и CAO.

Применение биоцидного полимера класса полигексаметиленгуаниди-нов (ПГМГ, Фосфопаг®) в опытно-промышленных технологиях цементирования различных видов ЖРО и ТРО низкой и средней активности позволяет не только предотвратить биодеструкцию цементных компаундов при длительном хранении в приповерхностных хранилищах, но и повысить качество цементной матрицы, иммобилизирующей радиоактивные отходы по всем обозначенным критериям:

-повысить степень наполнения цементных компаундов по отходам; —повысить надежность иммобилизации радионуклидов в цементной матрице; -обеспечить удобные для ведения технологического процесса свойства цементного раствора;

-сократить количество вторичных радиоактивных отходов, образующихся в ходе процесса цементирования; -сократить радиационно опасные операции в ходе технологического процесса.

В присутствии полимера ПГМГ при равных Р/Ц (В/Ц) улучшаются свойства цементных растворов и затвердевших цементных компаундов: —растекаемость цементного раствора увеличивается в 1,2 раза; -водоотделение цементного раствора снижается в 1,5-1,7 раза; -проникающая способность цементного раствора увеличивается в 2-2,5 раза; -прочность на сжатие повышается в 1,6-2 раза.

Кроме улучшения ряда важных технологических параметров процесса цементирования и регламентированных свойств конечного компаунда, использование биоцидной полимерной добавки ПГМГ расширяет рабочий диапазон до значений Р/Ц=0,5-1,2 и снижает затраты при цементировании: -маслосодержащих ЖРО в 1,35 раза; - мелкодисперсных ТРО в 2,12 раза;

-водных нитратсодержащих ЖРО при равных затратах и улучшенном качестве конечного компаунда сократить объем конечного компаунда в 1,33 раза.