Разработка технологии иммобилизации радиоактивных отходов с использованием материалов на основе минерального сырья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.02, кандидат наук Пискунов, Владимир Маркович

• Пискунов, Владимир Маркович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Пискунов, Владимир Маркович

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................................................6

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ

ИММОБИЛИЗАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АЭС..........................................17

1.1 Источники образования и классификация жидких радиоактивных отходов на АЭС............................................................................................................................................................17

1.2 Объемы накопленных в России ЖРО и темпы их переработки......................................................25

1.3 Методы отверждения ЖРО......................................................................................................................27

1.3.1 Процессы и методы изоляции радионуклидов от окружающей среды... 27

1.3.2 Дистилляционные методы переработки ЖРО........................................................................31

1.3.3 Анализ существующих технологий кондиционирования радиоактивных отходов..........................................................................................................................................32

1.4 Бетоны на основе магнезиального вяжущего..........................................................................38

1.4.1 Затворители для магнезиального вяжущего..........................................................................38

1.4.2 Твердение каустического магнезита и особенности формирования структуры магнезиального камня..................................................................................................................40

1.4.3 Структура продуктов твердения магнезиального вяжущего..................................42

1.4.4 Стабильность продуктов твердения магнезиального вяжущего........................43

1.4.5 Возможности модифицирования магнезиального вяжущего................................45

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1........................................................................................................................................48

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТРИЦ ИЗ

МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ......................................................................................................................49

2.1 Объект исследования............................................................................................................................................49

2.2 Характеристика используемых материалов..............................................................................50

2.2.1 Природные неорганические сорбенты......................................................................................50

2.2.2 Синтетические ферроцианидные сорбенты................................................................................56

2.2.3 Минеральное сырье для изготовления магнезиальных матриц................................57

2.2.4 Оценка химического и радионуклидного состава кубовых остатков в емкостях хранения ЖРО на предприятии СЗР ФГУП «РОС РАО».

Определение значимых катионов и анионов в смеси......................................... 58

2.3 План проведения экспериментальных исследований характеристик материалов на основе минерального сырья с целью их применения для иммобилизации РАО.......................................................................................... 62

2.4 Методика проведения экспериментов................................................. 64

2.4.1 Методы испытаний и исследований................................................. 64

2.4.2 Методика изготовления цементных компаундов.............................. 65

2.4.3 Методика изготовления магнезиальных компаундов............................ 66

2.4.4 Методика испытаний компаундов на выщелачивание радионуклидов... 66

2.5 Контроль активности цезия-137...................................................... 69

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИММОБИЛИЗАЦИИ

ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В МАТРИЦЫ

НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ..................................... 71

3.1 Исследование процессов иммобилизации радиоактивных отходов в матрицы из магнезиальных вяжущих................................................... 71

3.1.1 Исследование качества компаундов в зависимости от компонентного состава отверждаемых смесей........................................ 73

3.1.2 Исследование механической устойчивости отвержденных компаундов с включением КО спецпрачечных в зависимости от соотношения основных компонентов ММСК (ПМК:М§С12)...................... 75

3.1.3 Исследование образцов на механическую прочность при сжатии в зависимости от времени и условий выдержки компаундов........................ 76

3.1.4 Исследования химической устойчивости полученных образцов в зависимости от вида сорбента............................................................ 78

3.1.5 Исследование влияния неорганических селективных сорбентов на скорость выщелачивания цезия-137 из магнезиальных компаундов............. 81

3.1.6 Определение максимальной степени наполнения магнезиальных

компаундов сухими радиоактивными солями КО спецпрачечных............... 84

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.................................................................... 84

ГЛАВА 4 ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ МАТРИЦ..................................... 86

4.1 Математическое планирование эксперимента.................................... 87

4.2 Исследование влияния бентонито-цеолитовой глины на скорость выщелачивания цезия-13 7 из магнезиальных компаундов.......................... 90

4.3 Исследование влияния синтезированного в цементной матрице сорбента ферроцианида никеля-калия на скорость выщелачивания

цезия-137 из магнезиальных компаундов.............................................. 96

4.4 Исследование влияния модифицирующих добавок на наполняемость магнезиального матрицы сухими радиоактивными солями........................ 101

4.5 Оптимальные технологические параметры нового композиционного

материала магнезиальных матриц........................................................ 106

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.................................................................... 107

ГЛАВА 5 АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ИММОБИЛИЗАЦИИ ЖРО В МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ МАТРИЦЫ.................. 109

5.1 Технологическая схема и рекомендации по производству матриц

на основе магнезиальных вяжущих...................................................... 109

5.1.1 Типовая технологическая схема и компоновка оборудования

для цементирования........................................................................... 109

5.1.2 Технические требования к оборудованию установки цементирования... 111

5.2 Технологическая схема процесса иммобилизации КО ЖРО в матрицы из магнезиальных вяжущих................................................................... 113

5.3 Технико-экономические аспекты ввода в эксплуатацию универсальной установки по цементированию КО ЖРО в матрицы из минеральных вяжущих............................................................................. 115

5.4 Апробация технологии иммобилизации ЖРО в магнезиальные

матрицы........................................................................................ 118

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.................................................................... 120

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................. 120

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ................................................121

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................................................................124

ПРИЛОЖЕНИЯ А,Б,В,Г,Д,Е,Ж....................................................................................................................138

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии иммобилизации радиоактивных отходов с использованием материалов на основе минерального сырья»

ВВЕДЕНИЕ АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Одной из основных проблем ядерной энергетики и использования радиационных технологий являются радиоактивные отходы, которые в значительных количествах образуются при работе и выводе из эксплуатации АЭС, радиохимических производств, предприятий ядерного топливного цикла и атомного флота.

Проблема обращения с жидкими радиоактивными отходами (ЖРО), являясь одной из самых сложных экологических проблем, считается особенно актуальной для современного развития атомной отрасли России. Если твердые отходы после компактирования можно хранить на специально оборудованных площадках, то для хранения ЖРО требуется создание специальных герметичных емкостей, а для их очистки, переработки и отверждения требуются специальные технологии и технические средства. Для исключения утечки радионуклидов в окружающую среду на всех этапах обращения с ЖРО (сбор, транспортировка, хранении) необходимо обеспечить их герметичность. Кроме того, объемы образующихся ЖРО во много раз превосходят объемы твердых. К настоящему времени в России по данным системы государственного учета и контроля радиоактивных веществ и радиоактивных отходов на предприятиях различных министерств и ведомств накоплено 415 млн м с активностью свыше 5,96-10 Бк. Поэтому на всех объектах ядерной энергетики и предприятиях, перерабатывающих ЖРО производится их отверждение различными методами, например, цементированием, битумированием, остекловыванием и др. Существенные недостатки указанных методов (высокая пожароопасность битумных компаундов, высокая энергоемкость при производстве стеклогранулята) требуют альтернативной технологии отверждения ЖРО.

Актуальность и научная значимость предлагаемой проблемы исследования заключается в проведении исчерпывающего системного анализа материалов и

технологий, применяемых для иммобилизации радиоактивных отходов. Предлагаемые исследования физико-химических свойств материалов на основе минерального сырья позволят обосновать целесообразность применения различных добавок для иммобилизации конкретного вида радиоактивных отходов и в результате будет разработана новая технология кондиционирования кубовых остатков ЖРО в бетоны с использованием магнезиальных вяжущих, т.е. магнезиальные матрицы.

Диссертационная работа выполнялась в 2009 - 2012 гг. в соответствии с Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., по направлению «Атомная энергетика, ядерный топливный цикл, безопасное обращение с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом» в рамках Государственного контракта № П1582 от 10.10.2009г.

ЦЕЛЬ диссертации: разработка технологических процессов получения композиционных материалов для иммобилизации высокосолевых жидких радиоактивных отходов спецпрачечных низкого и среднего уровня активности, содержащих до 30% органических веществ путем включения их в магнезиальные матрицы с целью обеспечения радиоэкологической безопасности при их длительном хранении.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Разработка технологии получения композиционных материалов для иммобилизации высокосолевых жидких радиоактивных отходов спецпрачечных низкого и среднего уровня активности, содержащих до 30% органических веществ путем включения их в магнезиальные матрицы с целью обеспечения радиоэкологической безопасности при их длительном хранении.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить химический и радионуклидный состав кубовых остатков из емкостей ХЖРО предприятия Ленинградский филиал СЗТО ФГУП «РосРАО». Исследовать существующие технологии кондиционирования РАО, выявить их достоинства и недостатки;

2. Исследовать особенности технологических процессов сорбции и кристаллизации радионуклидов КО ЖРО, определить состав магнезиальной матрицы для получения механически устойчивых компаундов, произвести апробацию технологии изготовления компаундов на действующей установке цементирования;

3. Исследовать влияние на адсорбционные свойства сорбентов и скорость выщелачивания радионуклидов водородного показателя среды (рН среды) КО ЖРО и разработать составы магнезиальных матриц для удержания радионуклидов;

4. Разработать и обосновать способы оптимизации состава композиционного материала с использованием метода планирования эксперимента для исследования процессов выщелачивания радионуклидов и наполняемости сухими радиоактивными солями.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

В результате выполненных работ получены следующие результаты:

1. Разработан композиционный материал для иммобилизации в магнезиальные матрицы проблемных низких и среднеактивных кубовых остатков спецпрачечных от установки СХВО предприятия Ленинградский филиал СЗТО ФГУП «РосРАО», содержащих до 30 % органических соединений со степенью включения сухих радиоактивных солей 37% .

2. Исследованы адсорбционные свойства широкого спектра природных и искусственных неорганических материалов с точки зрения перспективности их использования в качестве адсорбентов в технологии иммобилизации РАО в магнезиальные матрицы. Обоснован выбор синтетического неорганического

сорбента ферроцианида никеля-калия в качестве основного материала-адсорбента;

3. Установлено, что повышение степени наполняемости сухими радиоактивными солями магнезиальной матрицы в размере 37% и выше достигается за счет применения в составе композиционного материала в качестве отвердителей порошка магнезитового каустического вместо водных насыщенных растворов хлорида или сульфата магния твердых солей,

4. Установлена для нового композиционного материала зависимость механической устойчивости отвержденных компаундов от соотношения отверждающих кубовые остатки ингредиентов: порошка магнезитового каустического (ПМК-87) и хлорида (сульфата) магния (MgCl2, MgS04). Механическая устойчивость магнезиальных компаундов в воде достигается при соотношении nMK-87/MgCl2(MgS04) не менее чем 4:1 (патент РФ №2483375).

5. Впервые разработана методика оптимизации параметров магнезиальной матрицы с использованием метода планирования эксперимента с применением статистических пакетов STATISTICA и EXCEL.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

Практическая значимость работы заключается в том, что на основании проведенных исследований и полученных результатов:

1. Разработана технология переработки высокосолевых жидких радиоактивных отходов спецпрачечных низкого и среднего уровня активности, содержащих до 30% органических веществ, путем включения их в магнезиальный цемент с наполнением сухими радиоактивными солями до 37 % масс., что позволяет значительно сократить объемы радиоактивных отходов, подлежащих окончательному захоронению, а включение органики в количестве до 30% в магнезиальную матрицу позволяет отказаться от проведения дорогостоящей и технологически трудной операции разрушения или удаления органики из водной фазы вследствие чего значительно повышаются и экономические показатели, и

радиоэкологическая безопасность технологических процессов

кондиционирования высокосолевых концентратов жидких радиоактивных отходов при их подготовке к захоронению.

2. Разработан композиционный материал и способ его применения, имеющий следующий состав, мас.%: порошок магнезитовый каустический 27-28, твердые соли 5-6, хлорид кальция (СаС12) 0,1-6, каталитическая углеродосодержащая добавка 0,1-0,2; раствор ферроцианида калия 0,05-0,1; раствор нитрата никеля 0,05-0,1, жидкие радиоактивные отходы - остальное.

3. Разработано техническое предложение на опытную установку кондиционирования РАО, параметры которой позволяют перерабатывать радиоактивные отходы на месте их образования.

Основными сферами применения технологии являются предприятия госкорпорации «Росатом», а также аналогичные предприятия зарубежных стран, имеющих атомную энергетику. Данная технология иммобилизации РАО в минеральные матрицы после соответствующей доработки под конкретный тип РАО может быть использована для:

- иммобилизации ЖРО;

- иммобилизации илового остатка, золы от сжигания ТРО, отработавших сорбентов;

- иммобилизации ТРО;

- консервации большеобъемных ядерно- и радиоопасных объектов с возможностью последующего заглубления в донный грунт.

На разработанный в результате исследований композиционный материал и технологию его применения для отверждения жидких радиоактивных отходов сложного химического состава получен патент № 2483375 [126].

Результаты диссертационной работы по разработке технологии иммобилизации РАО нашли признание на международных выставках, проходивших в 2013 году:

Авторы: Олег Муратов, Владимир Лебедев, Владимир Пискунов награждены золотыми медалями, призом и дипломами:

1. 24-я Международная выставка инноваций и новых технологий -«1ТЕХ'13», проходившая с 9 по 11 мая 2013 года в Куала-Лумпур, Малайзия

-Золотой медалью «1ТЕХ'13» за разработку композиционного инновационного материала для иммобилизации РАО в магнезиальные матрицы и способ его применения;

- Призом «1ТЕХ'13» за лучшее экологическое изобретение 2013 года.

2. 65-я Международная выставка «Идеи-Изобретения-Инновации» - «IENA-2013», проходившая с 31 октября по 3 ноября в городе Нюрнберг (Германия)

Золотой медалью «IENA-2013» и дипломом за разработку «Наноструктурный композиционный материал для утилизации жидких радиоактивных отходов».

3. Международная выставка «Seoul International Invention Fair», проходившая с 29 ноября по 02 декабря 2013 в г. Сеуле, Южная Корея

Золотой медалью «SIIF 2013» и дипломом за разработку «Наноструктурный композиционный материал для утилизации жидких радиоактивных отходов».

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Композиционный материал, имеющий следующий состав, мас.%: порошок магнезитовый каустический 27-28, твердые соли 5-6, хлорид кальция (СаСЬ) 0,1-6, каталитическая углеродосодержащая добавка 0,1-0,2; раствор ферроцианида калия 0,05-0,1; раствор нитрата никеля 0,05-0,1, жидкие радиоактивные отходы - остальное.

2. Новая технология переработки высокосолевых ЖРО спецпрачечных, содержащих до 30 % органических веществ, позволяющая получать компаунды, отвечающие основным требованиям их качества по ГОСТ Р 51883-2002 (достигнутая скорость выщелачивания радионуклидов - 2» 10-5 г/см2*сут.), с наполнением сухими радиоактивными солями до 37 % масс.

3. Результаты экспериментальных исследований, проведенных на реальных образцах, подтверждающие положительные свойства разработанного композиционного материала и технологии его получения.

4. Новая методика оптимизации параметров магнезиальной матрицы с использованием метода планирования эксперимента с применением статистических пакетов STATISTICA и EXCEL.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты диссертационной работы внедрены:

1. Результаты диссертационной работы «Разработка технологии иммобилизации радиоактивных отходов с использованием материалов на основе минерального сырья» внедрены в ООО «ТВЭЛЛ». Акт о внедрении № б/н от 19.12.2013г.

2. В научно-исследовательской работе на тему: "Разработка процессов иммобилизации радиоактивных отходов с использованием наноструктурных материалов на основе минерального сырья" выполненной в соответствии с Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., по направлению «Атомная энергетика, ядерный топливный цикл, безопасное обращение с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом» в рамках Государственного контракта № П1582 от 10.10.2009г.

3. Научные и практические результаты работы используются в учебном процессе на кафедре теплотехники и теплоэнергетики в Горном университете при подготовке специалистов, в частности, при проведении занятий по дисциплине «Природоохранные технологии в теплоэнергетике», при дипломном проектировании в качестве специальной части дипломного проекта.

4. Результаты диссертационной работы отражены в учебном пособии «Радиоэкология региона» [98]. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 140101.65, 140104.65, 140106.65, направлению

подготовки бакалавров 140100.62 и магистров 140100.68. Пособие также может быть полезным для аспирантов и специалистов, занимающихся вопросами радиоэкологии регионов.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве основных методов исследования применялись:

- системный анализ результатов воздействия ЖРО спецпрачечных предприятия ЛФ СЗТО ФГУП «РосРАО» на свойства магнезиальной матрицы;

- аналитические и экспериментальные работы в лабораторных условиях;

- системный анализ многолетних статистических данных о методах иммобилизации ЖРО в минеральные матрицы на основе магнезиальных вяжущих.

методы математической статистики, аналогового и численного моделирования.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ подтверждается значительным объемом фактического материала, использованием апробированных методов математического анализа и современного программного обеспечения и сходимостью полученных результатов с исследованиями других авторов. Приведенные в работе аналитические и экспериментальные результаты согласуются с данными, опубликованными другими авторами.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА заключается в постановке цели, задач и разработке методологии исследования, в личном участии в проведении основной части комплекса исследований по выявлению степени влияния воздействующих факторов на скорость выщелачивания радионуклидов и величины наполняемости радиоактивными солями, в разработке рекомендаций по внедрению метода

планирования эксперимента для оптимизации параметров магнезиальной матрицы.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные и отдельные положения работы докладывались и обсуждались на международных, российских и иного уровня научных, научно-технических конференциях и симпозиумах, в том числе: на Научно-практической конференции «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики» в ГОУ ВПО «Северозападный государственный заочный технический университет» (СПб, 2011г.), на Межвузовской интернет-конференции «Экологические проблемы минерально-сырьевого комплекса» НМСУ «Горный» (СПб, 2012 г.), на Международной научной практической конференции «XXXI «Курчатовские чтения» (СПб, 2013 г.), на VIII Международном ядерном форуме «Безопасность ядерных технологий: Культура безопасности на объектах использования атомной энергии» (СПб, 2013 г.), на Научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения академика В.И. Вернадского «Развитие идей В.И. Вернадского в современной российской науке» (СПб, 2013 г.);

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Лебедев В.А. Использование наноструктурных материалов на основе магнезиальных матриц для иммобилизации радиоактивных отходов/ В.А. Лебедев, С.М. Рубанов, В.М. Пискунов // Труды ЦНИИ им. А.Н. Крылова. -2011. -вып. 61(345).- С. 165-170.

2. Лебедев В. А. Радиоэкологические проблемы обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом в условиях инновационного развития ядерной энергетики/ В.А. Лебедев, О.Э. Муратов, В.М. Пискунов, Т.Н. Таиров, М.Н. Тихонов// Экология промышленного производства. -2011.-С. 84-96.

3. Лебедев В.А. Анализ кубовых остатков радиоактивных отходов и разработка матричных смесей для иммобилизации в компаунд на основе

наномодифицированных минеральных вяжущих / В.А. Лебедев, В.М. Пискунов // Рецензируемый сборник научных трудов «ЗАПИСКИ ГОРНОГО ИНСТИТУТА». -2013.-Т. 203.-С. 55-59.

4. Лебедев В.А. Повышение эффективности иммобилизации радиоактивных отходов / В.А. Лебедев, В.М. Пискунов // Рецензируемый сборник научных трудов «ЗАПИСКИ ГОРНОГО ИНСТИТУТА». - 2013. - Т. 203. - С. 59-63.

5. Лебедев В.А. Возможности использования полимерных магнезиальных матриц для иммобилизации радиоактивных отходов/ В.А. Лебедев, О.Э. Муратов,

B.М. Пискунов // Сборник научных трудов СЗТУ «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. - С. 169-176.

6. Пискунов В.М. Особенности влияния примесных гидроксильных групп на основные свойства магнезиальных бетонов/ В.М. Пискунов // Сборник научных трудов СЗТУ «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». -2011.-С. 177-182.

7. Пискунов В.М. Совершенствование технологии иммобилизации РАО на основе портландцемента и нанодобавок / В.М. Пискунов // Сборник научных трудов СЗТУ «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. -

C. 183-192.

8. Пискунов В.М. Анализ основных компонентов переработки РАО и возможностей их дальнейшей иммобилизации нанодобавок / В.М. Пискунов // Сборник научных трудов СЗТУ «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики».-2011.-С. 193-198.

9. Пискунов В.М. Технология иммобилизации РАО на основании магнезиальных матриц (тезисы)/ В.М. Пискунов// XXXI1 «КУРЧАТОВСКИЕ ЧТЕНИЯ». -2013. - г. Санкт-Петербург. -12.01.2013 г.

10. Пат. 2483375 С2 Российская Федерация, МПК , G21F9/16, G21F9/04. Композиционный материал для иммобилизации жидких радиоактивных отходов и способ его применения/ Степанов И.К. (RU), Муратов О.Э. (RU), Игнатов A.A. (RU), Степанов А.И. (RU), Лебедев В.А. (RU), Лелявин И.А. (RU), Пискунов В.М. (RU).; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО

НМСУ Торный" (яи - 2011134168/07; заявл. 12.08.2011; опубл. 27.05.2013, Бюл. №3.- Юс.

11. В.А. Лебедев Радиоэкология региона: Учебное пособие / Лебедев В.А., Пискунов В.М., Рылов М.И.,Тихонов М.Н., Царёва С.М.// Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». СПб, - 2013. - 160 с.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Содержит 145 страниц машинописного текста, 19 рисунков, 29 таблиц, 7 приложений и списка литературы из 126 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность:

- научному руководителю диссертации профессору, к.т.н. Лебедеву В.А. за ценные методические и практические указания и постоянное внимание к работе;

- специалистам структурных подразделений «Ленинградский филиал ФГУП «Рос РАО», ЗАО"ЭКОМЕТ-С", ООО «ТВЭЛЛ», участвующих в получении и обсуждении результатов, за помощь на разных этапах работы:

- к.т.н., с.н.с. Степанову И.К. за ценные критические замечания и помощь в анализе и представлении результатов, обеспечения ценными литературными источниками;

- к.т.н., доценту Муратову О.Э. за помощь в подготовке и оформлении диссертации, мудрые советы и доброжелательную поддержку;

- коллегам по кафедре теплотехники и теплоэнергетики НМСУ «Горный» за мудрые советы и доброжелательную поддержку;

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ИММОБИЛИЗАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АЭС

Проблема безопасного обращения с РАО является одной из основных проблем, от которой зависят масштабы и динамика развития ядерной энергетики, а также дальнейшее внедрение ядерных и радиационных технологий. Надежное и долговременное изолирование радионуклидов от биосферы - одна из важных задач обеспечения экологической безопасности ядерной энергетики. Несмотря на то, что в последнее время на некоторых АЭС внедряется практика по минимизации образования РАО, объем накопленных и образующихся ЖРО столь значителен, что проблема их безопасного, эффективного и наиболее приемлемого с экономической точки зрения кондиционирования и захоронения в ближайшие десятилетия не утратит своей актуальности.

1.1 Источники образования и классификация жидких радиоактивных отходов на АЭС

В процессе эксплуатации ЯЭУ происходит образование жидких радиоактивных отходов (ЖРО), содержащих радиоактивные элементы в количествах, не допускающих их сброс в окружающую среду.

Одна из причин появления радионуклидов в водных средах - это нейтронная активация теплоносителя 1-го контура и содержащихся в нем примесей. Основными продуктами активации воды являются 42К и 24№ с периодом полураспада 12 и 15 ч соответственно [1]. Из-за коррозии конструкционных материалов и последующей активации металлов в теплоносителе накапливается 60Со (Т 1/2=5,3 года), 54Мп (Т1/2=312 сут.), 55Ре (Т1/2 =45 сут.) и более коротко

¿1 с л 1

живущие Сг, 30Со, '^Ь, 8Ь. Продукты деления попадают в теплоноситель вследствие того, что абсолютная герметичность твэлов практически недостижима. При загрузке реактора считается допустимым наличие до 0,1% негерметичности твэлов. При нормальной работе реактора активность теплоносителя может

достигать 3,7*106 Бк, а при появлении дефектов в оболочке твэла - 3,7*108 Бк [2]. Для предотвращения накопления в реакторе и парогенераторе продуктов коррозии часть теплоносителя систематически выводят из аппаратов, направляют на очистку от радионуклидов и примесей и возвращают в систему. Отходами установок поддержания водно-химического режима служат ионообменные смолы (ИОС) байпасной очистки теплоносителя и конденсатов, а также растворы от химической регенерации фильтров.

Для обеспечения минимального содержания в контурной воде взвесей продуктов коррозии и растворимых солей ее фильтруют через механические намывные фильтры, где в качестве фильтрующего материала применяют обычно перлит, и через ионообменные Н+ и ОН- фильтры (смешанного или раздельного действия).

В качестве фильтрующего материала при этом используют сильнокислый катионит марки К-2-84С и сильноосновный анионит марки АВ-17-84С.

Одновременно из контурной воды при фильтровании выводятся также и радионуклиды. Таким образом, формируется первая группа гетерогенных отходов - пульпы отработавших фильтроматериалов, которая характеризуется достаточно высоким уровнем активности: до Ю10 Бк/л.

Другим источником попадания радионуклидов в отходы на АЭС с реакторами кипящего типа являются ионитовые фильтры, очищающие конденсат турбин от солей, попадающих в него в основном с подсосами охлаждающей воды в конденсаторы [3]. В РФ для этой цели применяют насыпные регенерируемые фильтры. Регенерацию фильтров производят обычно 5 %-ми растворами азотной кислоты и натриевой щелочи. Отработавшие растворы переходят в категорию гомогенных отходов. Необходимо отметить высокую засоленность отработавших регенератов: в них содержится почти столько солей, сколько во всех других типах отходов, вместе взятых.

Первый контур реактора ВВЭР-440, который используется на Кольской АЭС дезактивируют последовательной промывкой его окислительным раствором, содержащим перманганат калия (КМПО4) и щелочь, и восстановительным,

основным компонентом которого является щавелевая кислота [4]. ЖРО после дезактивации контура ВВЭР-440 образуются в меньшем количестве, так как объем его составляет всего около 150 м3, но имеют большую засоленность. Образование и поступление на переработку этой группы отходов - периодическое: 1 контур обычно промывают 1 раз в 2 года.

В результате протечек 1-го контура радионуклиды выходят из контура теплоносителя. Неорганизованные протечки воды, попадая в трап, образуют вместе с другими отходами так называемую трапную воду.

Радиохимический состав контурной воды существенно зависит от выхода продуктов деления из тепловыделяющих элементов, т.е. определяется герметичностью их оболочек, и в каждом конкретном случае индивидуален. На ИОС задерживаются в основном растворенные радионуклиды, находящиеся в

117

ионной форме, и прежде всего Сэ; на механических фильтрах - в основном взвеси активированных продуктов коррозии 60Со, 55Ге, 54Мп, 51Сг и др; в кубовых остатках (КО) остаются все нелетучие радионуклиды, находящиеся как в ионной

117

форме ( Се), так и в виде взвесей (активированные продукты коррозии).

Загрязненные радионуклидами поверхности требуют периодической их дезактивации, которой подлежат помещения, оборудование, одежда и персонал. Она проводится, как правило, водой с различными моющими добавками. Растворы после дезактивации представляют собой ЖРО. Дезактивация оборудования проводится обычно двухванным окислительно-восстановительным способом с использованием тех же реагентов, что и в случае промывки контура ВВЭР (щелочь, перманганат калия, щавелевая кислота).

Дезактивацию помещений проводят в настоящее время водным (1%-ным) раствором препарата СФ-ЗК с последующее водной промывкой. Состав препарата СФ-ЗК, % масс.: сульфонол - 15, гексаметафосфат натрия - 35, щавелевая кислота -50. Этот тип отходов составляет основу трапных вод, относится к категории малосолевых и служит поставщиком детергентов в трапные воды.

При дезактивации одежды, обуви и т.п. образуются прачечные воды. В этих операциях используют обычно значительное число реагентов, которые можно

разбить на две группы: детергенты (ОП, сульфонол, мыло) и соли или солесодержащие компоненты (щавелевая кислота, сода, фосфат натрия).

Засоленность прачечных вод невелика и равна 1-2 г/л. Однако количество их значительно до 30% общего объема отходов АЭС. В состав прачечных вод входят соли жесткости, так как при стирке обычно используют техническую (водопроводную) воду.

Душевые воды, образующиеся в санпропускнике, по содержанию радионуклидов, как правило, удовлетворяют требованиям на сброс в открытую гидросеть, их относят к категории неактивных отходов и сбрасывают в хозяйственно-фекальную канализацию.

На АЭС существуют также протечки неактивных вод и растворов, которые попадая в трап, влияют на количество и состав трапной воды [5]. Эти протечки вызваны негерметичностью оборудования, трубопроводов, запорных устройств и т.п. Большую часть этих протечек составляет охлаждающая вода конденсаторов турбин, с которой в трапные воды поступают соли жесткости, а также хлоридионы при использовании для охлаждения морской воды. Наличие агрессивных хлоридионов в трапной воде особенно нежелательно из-за возможности коррозии аппаратуры. Исходя из вышесказанного, ЖРО АЭС формируются из следующих составляющих [6-8]:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пискунов, Владимир Маркович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аден В.Г., Иванов Ю.А., Богатов С.А. и др. Обращение с ОЯТ утилизируемых АЛЛ, НК с ЯЭУ а также с ОЯТ, хранящемся на бывших береговых базах ВМФ, в рамках СМП-2. -В сб. докл.: Безопасность ядерных технологий: обращение с РАО и ОЯТ (II Международный ядерный форум, Санкт-Петербург, 02-05 октября 2007). -СПб.: Рестэк, 2007. -С. 86.

2. Громов Б.В., Савельева В.И., Шевченко В.Б. Химическая технология облученного ядерного топлива. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -231 с.

3. Муратов О.Э. Стратегия обращения с радиоактивными отходами // Энергия. 2008. №5. С. 11-18.

4. Агапов A.M. Развитие системы обращения с РАО и ОЯТ в Федеральном Агентстве по атомной энергии в Российской Федерации. - В сб. докл. выездного заседания секций №2, 3 НТС-4 ФААЭ, состоявшегося в СвердНИИхиммаше 7-9 декабря 2004 г., на тему: Организация работ в отрасли по созданию оборудования радиохимических производств, изготовлению топлива и обращения с РАО от переработки ОЯТ. - М., Екатеринбург: СвердНИИхиммаш, 2005. Вып. 12 (76). С. 3-11.

5. Аден В.Г., Булкин С.Ю., Васильев А.П. и др. Обращение с отработавшим ядерным топливом в пункте временного хранения в губе Андреева // Атомная энергия. -2006. -Т. 101, Вып. 1. -С. 56-61.

6. Коростелёв Д.П. Водный режим и обработка радиоактивных вод атомных электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1983. -241 с.

7. Маргулова Т.Х, Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. Учебник для втузов. -М.: Высшая школа, 1987. -240 с.

8. Кульский Л.А., Страхов Э.Б., Волошинова A.M., Близнюкова В.А. Очистка вод атомных станций. -Киев: Наукова думка, 1979. -196 с.

9. Громов Б.В., Савельева В.И., Шевченко В.Б. Химическая технология облученного ядерного топлива. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -231 с.

10. Ампелогова Н.И., Симановскиий Ю.М., Трапезников A.A. Дезактивация в ядерной энергетике. -М.: Энергоатомиздат, 1982. -256 с.

11. Ганчев Б.Г., Калишевский JI.JT., Демешев P.C. Ядерные энергетические установки: учебное пособие для ВУЗов / Под ред. H.A. Доллежаля. 2-е изд. Пере-раб. И доп. - М.: Энергия, 1990. -346 с.

12. Разработка процессов иммобилизации РАО с использованием наноструктурных материалов на основе минерального сырья: отчет о выполнении 1 этапа НИР ГК П1582 от 10.10.2009 - СПб: Северо-Западный государственный технический университет, 2009. - 101с.

13. Скачек М.А. Обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС.: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Атомные электрические станции и установки" направления подготовки "Техническая физика"./ М.А. Скачек.- М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 448 е.: ил.

14. Пронкин Н. С. Обеспечение безопасности обращения с радиоактивными отходами предприятий ядерного топливного цикла.: учебное пособие по специальности 140305 "Ядерные реакторы и энергетические установки"/ Н.С. Пронкин. - М.: Логос, 2012. - 420 с.

15. Давиденко Н. Н. Обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами в атомной энергетике : учебное пособие для студентов высших учебных заведений / H.H. Давиденко, К.В. Куценко, Г.В. Тихомиров, A.A. Лаврухин. - М.: МИФИ, 2007. - 136 с.

16. Пискунов В.М. Анализ основных компонентов переработки РАО и возможностей их дальнейшей иммобилизации / В.М. Пискунов // Сборник научных трудов «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. -С. 193- 199.

17. Блазе М. Обращение с жидкими радиоактивными отходами посредством цементирования // Безопасность окружающей среды. 2007. № 4. С. 42-45.

18. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-2002) СП 2.6.6.1168-02.-С.-П6.: Минздрав РФ, 2003(с изменениями и дополнениями). -12 с.

19. Матиящук С. В.,Комментарий к Федеральному закону от 11 июля 2011 г. № 190-ФЗ "Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации " (постатейный)/ C.B. Матиящук.- М.: Юстицинформ, 2012. - 112 с.

20. Онуфриенко СВ. Обращение с жидкими радиоактивными отходами в проектах АЭС нового поколения с реактором ВВЭР: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.- С.-Пб.: Атомэнерго-проект, 2002.-21 с.

21. Лебедев В.А. Перспективы и проблемы развития ядерной энергетики России / В.А. Лебедев, О.Э. Муратов, М.Н. Тихонов // Сборник научных трудов «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. - С. 5 - 24.

22. Шаталов В.В., Брыкин С.Н., Серебряков И.С. Учет и контроль радиоактивных веществ и радиоактивных отходов на предприятиях ядерного топливного цикла // Атомная стратегия XXI. -2004. -№8(13). - С. 19.

23. Лебедев В.А. Состояние и перспективы обеспечения ядерной и радиационной безопасности в Северо-Западном регионе России / В.А. Лебедев, О.Э. Муратов // Сборник научных трудов «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. - С. 24 - 40.

24.Davidovits J. Properties of geopolimer cements / Proceeding of conference "Alkaline cements and concrets", Kiev, Ukraine, Oct. 11-14, 1994. -Kiev: VIPOL Stok Company, 1994.-Vol. l,pp 132-149.

25.Соболев И.А., Дмитриев С.А., Лифанов Ф.А. и др. Усовершенствованная технология цементирования радиоактивных отходов // Тезисы докладов II международной конференции «Радиационная безопасность: радиоактивные отходы и экология», С.-Петербург, 9-12 ноября 1999г. -СПб.: ГРОЦ.-С. 134-145.

26. Масанов О.Л., Захарова К.П., Дмитриев С.А. и др. Влияние добавки глины на свойства цементных компаундов, используемых для локализации радиоактивных отходов // Атомная энергия. 1995. Т. 79. Вып. 1. С. 23-26.

27. Лебедев В.А. Проблемы обращения с радиоактивными отходами и облученным ядерным топливом в условиях инновационного развития ядерной энергетики / В.А. Лебедев, О.Э. Муратов, М.Н. Тихонов, С.М. Царева // Сборник научных трудов «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. -С. 40-59.

28. Осадительные методы очистки жидких радиоактивных отходов: Методические указания / ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1989. - 25 с.

29. Козлов П. В. Цементирование как метод иммобилизации радиоактивных отходов/ П.В. Козлов, О.А. Горбунова. - Озерск: РИЦ ВРБ ФГУП «ПО Маяк», 2011. - 144 е., 23 ил., 21 табл.

30. Пискунов В.М. Совершенствование технологии иммобилизации РАО на основе портландцемента и нанодобавок / В.М. Пискунов // Сборник научных трудов «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. - С. 183 -193.

31. Шульга Н.А. Обращение с различными типами радиоактивных отходов /

H.А. Шульга // Атомная техника за рубежом, 2002, № 8. - С. 3-10.

32. De Panissa M.N., Ramallo Т., Iponorsky М., Prieto I., Varani J.L. Caracterización de productos cementados conteniendo residuos de media y baja actividad. // Proceeding of a symposium «Management of Low and Intermediate Level Radioactive Wastes», Stockholm, May, 16-20,1988 -Vienna: IAEA, 1989-Vol.

I.-459p.-P. 207-208.

33. Захарова К.П., Жикол T.T., Алимова H.B. и др. Способ отверждения отходов. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 880149, опубл. 30.04.82. БИ№18.

34. Clarke W.J., Helal Maan Alkali activated slag and portland/slag ultrafine cements / Proceeding of conference "Alkaline cements and concrets", Kiev, Ukraine, Oct. 11-14,1994. - Kiev: VIPOL Stok Company, 1994. -Vol.1, pp 151-162.

35. Schwarz L.G., Krizek R.J. "Activation of micro fine slag cement grouts". Proceeding of conference "Alkaline cements and concrets", Kiev, Ukraine, Oct. 11-14, 1994. -Kiev: VIPOL Stok Company, 1994. -Vol.2, pp. 1009-1019.

36.Полякова A.C., Масанов О.Д., Захаров К.П. и др. Цементирование радиоактивных солевых концентратов // Атомная энергия. -1994. -Т. 77. -Вып. 6. -С. 468-47.

37.Кривенко П.В. Физико-химические основы долговечности шлакощелочного камня // Цемент. -1990. -№11. -С. 2-4.

38. Hussey А.V., Robson T.D. High alumina cement as structural material in chemical industry. - Birmingham, Society of Chemical Industry, 1950. -46 p.

39.Волженский A.B. Минеральные вяжущие вещества: Учеб. Для ВУЗов. 4-е изд., перераб и доп. - М.: Стройиздат, 1986.-464 с.

40. Рябчиков Б. Е. Очистка жидких радиоактивных отходов: - М.: ДеЛи принт, 2008.-516 с.

41. Никифоров А.С, Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -184 с.

42. Van Iseghem P., Lemmens К., Put M., Sheyers A. Compatibility studies on conditioned radioactive waste / Publication of a Waste Management Research Abstract, № 22. - IAEA, 1998.

43. Борисов Г.Б., Мусатов H.Д., Полуэктов П.П. и др. Разработка и перспективы использования малогабаритных установок для иммобилизации жидких В АО. - В сб. докл.: Безопасность ядерных технологий: обращение с РАО и ОЯТ (II Международный ядерный форум, Санкт-Петербург, 02-05 октября 2007). - СПб.: Рестэк, 2007. С. 288-292.

44.Давыдов В.И., Костин В.В., Савин Л.Н. и др. Установки отверждения жидких отходов низкого и среднего уровня активности // Атомная энергия. -1995. -т. 79. -Вып. 6, -С. 429-433.

45. Быховская Т.А., Захарова К.П., Карпова Т.Т. и др. Факторы, влияющие на качество низко- и среднеактивных отвержденных отходов // Атомная энергия. -1995. -т. 79. -Вып. 3. -С. 197-200.

46. Борзунов А.И., Захарова К.П., Масанов O.JI. и др. Опыт битумирования жидких радиоактивных отходов //Атомная энергия. -1994. -Т. 77. -Вып. 6. -С.466-467.

47. Чернорот, В.А. Совершенствование технологии и оборудования для высокотемпературной переработки твердых радиоактивных отходов: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.16.07 / Чернорот В.А. -М.,2012. -23 с.

4 8.Зыкова,И. Д. Полифункциональные пористые стеклокристаллические материалы на основе ценосфер энергетических зол для иммобилизации радиоактивных отходов: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 02.00.04 / Зыкова Ирина Дементьевна. - М.,2007. -20 с.

49. Петров Г.А., Боровинская И.А., Петров А.Г., [и др.] Инновационные энергосберегающие технологии переработки радиоактивных отходов/ под ред. акад. РАН Мернакова А.Г. -М.: Книжный мир, 2012. - 304 с.

50. Борзунов А.И., Дьяков C.B., Полуэктов П.П. Фиксация радиоактивных отходов путем включения в фосфатную керамику // Атомная энергия. 2004. Т. 96. Вып. 2. С. 133-137.

51. Лифанов Ф. А. Высокотемпературное кондиционирование радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности.: автореф. дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук: 05.17.02/ Лифанов Федор Александрович,- М.,2000. -48 с.

52. Варлакова Г.А. Кондиционирование радиоактивных отходов с использованием энергии порошкообразных экзотермических смесей: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук: 05.17.02/ Варлакова Галина Андреевна. -М., 2003.-20 с.

53. Петров Г. А., Соболев И.А. Порошкообразные металлизированные топлива для технологий переработки радиоактивных отходов [4.1]. - М.: Наука. 2003.-384 с.

54. Алой A.C., Шашуков Е.А. Отверждение радиоактивных отходов в виде стекло-металлических и металлокерамических композиций: Обзор. По отеч. и зарубеж. источникам 1975-1981 гг. -М.: ЦНИИатоминформ. Вып. 2(9). 1984. -34 с.

55. Андерсон Е.Б., Белов C.B., Камнев E.H. [и др.] Подземная изоляция радиоактивных отходов / Под ред. В.Н. Морозова. -М.: Издательство «Горная книга», 2011. - 592 е.: ил.

56. Петров В. А. Тектонодинамические условия изоляции радиоактивных отходов в кристаллических породах: автореф. дис. на соиск. учен. степ, д-ра геол.-минерал. наук: 25.00.36/ Петров Владислав Александрович. - М.,2006. -50 с.

57. Сафонов А. В.Экологические аспекты локализации жидких радиоактивных отходов в глубинном хранилище "Северный": автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. наук.: 03.00.16 / Сафонов Алексей Владимирович.-М.,2009 - 22 с.

58. Бюллетень Центра общественной информации по атомной энергии. -1996. -№6. -С. 17.

59. Авраменко В.А., Войт A.B., Голуб A.B. и др. Гидротермальная переработка жидких радиоактивных отходов АЭС // Атомная энергия. 2008. Т. 105. Вып. 2. С. 115-118.

60.Лебедев В.А. Возможности использования полимерных магнезиальных матриц для иммобилизации радиоактивных отходов / В.А.Лебедев, О.Э. Муратов, В.М. Пискунов // Сборник научных трудов «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». — 2011. - С. 169 - 177.

61. Игнатов A.A. Разработка и испытания матричных составов для цементирования ЖРО ЛСК «Радон»/ A.A. Игнатов и др. // «Экология и атомная энергетика». - 2005. - № 2(17). - 91 с.

62. Пат. 2378723 С2 Российская Федерация, МПК G21F9/16. Композиционный материал для иммобилизации радиоактивных и химических токсичных отходов (варианты)/ Муратов О.Э., Коновалов С.А., Пуплеева М.Н.; заявитель и патентообладатель ООО "ТВЭЛЛ" (RU). - 2008108139/06; заявл. 03.03.2008; опубл. 10.01.2010, Бюл. № 1. - 9 с.

63. Пат. 2189652 С2 Российская Федерация, МПК 7, G21F9/16, G21F9/30. Способ иммобилизации радиоактивных отходов в минеральный матричный блок и устройство для его реализации/ Соболев И.А., Дмитриев С.А., Петров Г.А.,Ожован М.И. ,Суворов И.С., Майборода М.А.; заявитель и патентообладатель Московское государственное предприятие - ОЭТ и НИЦ по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды. - 2000131656/06; заявл. 19.12.2000; опубл. 20.09.2002, Бюл. №3.- 12 с.: ил.

64. Пат. 2214011 С2 Российская Федерация, МПК 7, G21F9/16. Способ иммобилизации жидких радиоактивных отходов/ Муратов О.Э., Петров Э.Л., Зозуля П.В.,Коновалов С.А.; заявитель и патентообладатель ООО "ТВЭЛЛ". -2001127593/06, заявл. 10.10.2001; опубл. 10.10.2003, Бюл. №2. - 5 с.

65. Кононенко O.A., Гелис В.М., Милютин В.В. Матрицы на основе оксихлорида магния и фосфата калия-магния для иммобилизации высокосолевых жидких радиоактивных отходов/ Тезисы докладов Шестой Российской конференции по радиохимии «Радиохимия-2009», Москва, 12-16 октября 2009. -Озерск: РИЦ ВРБ ФГУП «ПО «Маяк», 2009. - С. 257-258.

66. Муратов О.Э. Стратегия обращения с радиоактивными отходами // Энергия. 2008. №5. С. 11-18.

67. Коновалов С.А., Муратов О.Э., Степанов И.К., Степанов А.И. Новая композиция для иммобилизации радиоактивных отходов. -В сб. докл.: Безопасность ядерных технологий - 2004: обращение с РАО (VII Международная конференция, Санкт-Петербург, сентябрь 2004). СПб.: Рестэк, 2004. С.295.

68. Sorel S. Improved composition to be used as a Cement and as a Plastic Material for Molding Various Articles. //United States Patent Office. Patent 53/092, 6 March, 1866. Of Paris, France.

69. Лапшин П.В. Магнолитовые полы. -М-Л.: Стройиздат, 1931, 98 с.

70. Кузнецов A.M. Производство каустического магнезита из местного сырья и его применение. -М.: Госиздат, 1948. -211с.

71. De Wolff P.M., Walter-Levy M.L. Acta Cryst. - v.6, 1953. - p. 40-44.

72. De Wolff P.M., Walter-Levy M.L. Acta Cryst. - v.6, 1953. - p. 40-44.

73. 63. De Wolff P.M., Walter-Levy M.L. Hydratations prozesse und Erhartungs eigenschaften in Systemen MgO-MgCb.//Zement-Kalk-Gips.-1953, -11. №4. -P. 125137.

74. De WolffP.M., Walter-Levy M.L., Bianco MYCR Acad. Sei. Paris-V.236.-42, 1953.-p. 1280-1282.

75. Demediuk Т., Cole W.F., Huebem H.V. Aust.J.Chem. -v.8.-2,1955. -p.215-233.

76. Harrell T.R. etc. Magnesite oxycement rich improved water resistance, US P 3, 238, 155, Mar.l, 1966, Chem. Abstr., 64, p. 155-583.

77. Kasai J., Ichiba M., Nakanara M. Mechanism of the Hydration of Magnesia Cement. //J. of Chem. Soc. of Japan, 1956. -Vol. 63, № 7. - P. 1182 -1184.

78. Рамачандран B.C., Кейкер К.П., Рай M. Хлормагнезиальный цемент /Журнал прикладной химии, 1967, 40, 8. - с. 1687-1695.

79. Выродов И.П., Бергман А.Г. К вопросу о твердении магнезиальных цементов.//ЖПХ, -1959, -т.32, -№4. -С.716-723. Выродов И.П. О структуро-образовании магнезиальных цементов. //ЖПХ, 1960, -т.ЗЗ, -№ 11. -С.2399-2404.

80. Выродов И.П. О структурообразовании магнезиальных цементов //ЖПХ, 1960, -т.ЗЗ, -№ 11. -С. 2399-2404.

81. Смирнов Б.И., Соловьева Е.С., Сегалова Е.Е., Ребиндер П.А. Физико-химические особенности твердения магнезиального цемента // Коллоидный журнал. - т. 30, 1968. - с. 754-759.

82. Соловьева Е.С., Смирнов Б.И., Сегалова Е.Е., Ребиндер П.А. Физико-химические особенности твердения магнезиального цемента//ЖПХ, 1968, - т. 30-33.-С. 754-759.

83. Смирнов Б.И., Смирнова Е.С., Сегалова Е.Е. Исследование химического взаимодействия окиси магния с растворами хлористого магния различных концентраций.//ЖГТХ, -1967,- №3. -С. 505-514.

84. Ведь Е.И., Бочаров В.К. Изучение продуктов твердения магнезиального цемента с введением ортофосфорной добавки //Украинский химический журнал. - 1970.-№6.-с 851.

85. Кащук И.В., Верещагин В.И. Водостойкие комбинированные магнийсодержащие вяжущие с использованием железосодержащих диопсидовых пород // Известия вузов. Строительство, 1998. -№26. -с. 53-60.

86. Newman E.S.J.Res.NBS. -v.54-6, 1955. -р.347-355.

87. Маткович Б., Рогич В. 6-й Международный конгресс по химии цемента. Том 2. Гидратация и твердение цемента. Книга 1. - М.: Стройиздат, 1970. - 159 с.

88. Cole W.F., Demendiuk Т. Aust. J. Chem. - v.8. -12, 1955. - p. 234 - 251.

89. Крамар Л.Я., Королев A.C., Горбаненко B.M. Бетоны на магнезиальных вяжущих для водостойких полов. //Проблемы повышения надежности и качества строительства. Сб. докладов науч.-практ. конференции. Челябинск, 2003. -С. 99-103.

90. Кудеярова Н.П. и др. Влияние некоторых добавок на синтез гироси-ликатов магния в гидротермальных условиях// Сб. науч. Трудов Белгородского техн. института строительных материалов, 1976. - №23. - с. 107.

91. Крамар Л.Я. Теоретические основы и технология магнезиальных вяжущих и материалов: автореф. дис. на соиск. учен. степ, док-pa. техн. наук: 05.23.05/ Крамар Людмила Яковлевна. - М., 2007. - 42 с.

92. Кривенко П.В., Скурчинская Ж.В., Коновалов Э.Е. и др. Способ отверждения радиоактивных отходов. - Патент. - RU, №2087043, 1993.

93. Челищев Н.Ф., Беренштейн Б.Г., Володин В.Ф. Цеолиты - новый тип минерального сырья. - М.: Недра. 1987. - 176 с.

94. Кузнецов Ю.В., Щебетковский В.Н., Трусов А.Г. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. - М.: Атомиздат, 1974. - 354 с.

95. Дистанов У.Г., Михайлов A.C. Конюхова Т.П. и др. Природные сорбенты СССР. - М.: Недра, 1990. - 208 с.

96. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. - М: Химия, 1984. - 592

с.

97. Васильев Н.Г., Овчаренко Ф.Д. Химия поверхности кислых форм природных слоистых силикатов // Успехи химии. - М.: Наука. - 1977. - Т. XLVI. -Вып. 8.-С. 1488 - 1511.

98. Волошенко JI.JI., Зайцев Е.А., Малинина Е.И. Технология приготовления неорганических сорбентов путем нанесения сорбирующего вещества на гранулированные носителя / Химия и технология неорганических сорбентов. Межвузовский сборник научных трудов. - Пермь: Пермский политехнический институт, 1979. - С. 71-74.

99. Демидов В.В., Ремез В.П., Шубин A.C. Исследование влияния условий синтеза целлюлозно-неорганического сорбента на основе ферроцианида железа-калия на сорбцию ионов цезия из водных растворов // ЖПХ. - 1991. - №8. - С. 1769-1771.

100. Корчагин Ю.П. Исследование и применение селективных неорганических сорбентов для совершенствования систем переработки жидких радиоактивных отходов АЭС: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.: ГП ВНИИАЭС, 1999. - 24 с.

101. Милютин В.В., Гелис В.М. Определение оптимальных условий соосаждения радионуклидов цезия с осадком ферроцианида никеля / В.В. Милютин, В.М. Гелис // Радиохимия. - 2008. Т. 50. № 1. - С. 57 - 59.

102. 98. Радиоэкология региона: учебное пособие / В.А. Лебедев, В.М. Пискунов, М.И. Рылов, М.Н. Тихонов, С.М. Царёва. - Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». СПб, 2013. - 160 с.

103. Варламов А.П. Разработка унифицированного технологического процесса цементирования жидких радиоактивных отходов. // Атомная энергия. -2010. Т. 109. Вып. 1. - С.14-18.

104. 100. ГОСТ Р 51883-2002. Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 4 с.

105 .Волков М.И. Методы испытания строительных материалов. Учебное пособие для вузов. - М., Стройиздат, 1974. - 299 с.

106. Качество компаундов, образующихся при цементировании жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности. Технические требования. РД 95 10497-93, М., 1993. - 4 с.

Ю7.Милютин В.В., Гелис В.М., Ершов Б.Г. и Селиверстов А.Ф. Влияние органических комплексообразующих и поверхностно-активных веществ на соосаждение радионуклидов цезия с осадком ферроцианида никеля // Радиохимия. - 2008. Т. 50. № 1. - С. 60-61.

Ю8.Кривенко П.В. Механизм и кинетика процессов структурообразования в низкоосновных щелочных вяжущих системах / П.В. Кривенко // Цемент. - 1993. № 3. - С. 27-31.

109. Пискунов В.М. Особенности влияния примесных гидроксильных групп на основные сойства магнезиальных бетонов / В.М. Пискунов // Сборник научных трудов «Радиоэкологическая безопасность атомной энергетики». - 2011. - С.177 - 183.

110. Box, G. Е. Р., & Draper, N. R. (1987). Empirical model-building and response surfaces. New York: Wiley.

111. Хартман К и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. - М.: Издательство «Мир», 1974. - 552 с.

112. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Издательство «Наука», 1976.-280 с.

113. Дэниел К. Применение статистики в промышленном эксперименте. -М.: Издательство «Мир», 1979. - 298 с.

114. Планирование эксперимента в химии и химической технологии / Л.П. Рузинов, Р.И. Слободчикова. - М.: Издательство «Химия», 1980. - 280 с.

115. Шевченко И.И., Громов А.Н., Васильева А.Н. Обращение с радиоактивными отходами (анализ зарубежного опыта) / Обзор ФЭИ., Обнинск. - М.: ВНИИатоминформ, 1997. - 42 с. 29.

116. Хоникевич А.А. Очистка радиоактивно-загрязненных вод лабораторий и исследовательских ядерных реакторов. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Атомиздат, HYPERLINK http://1974. - с.312 1974. - 312 с.

117. Шибков С.Н., Прохоров Н.А., Чугупов А.С. и др. Внедрение пилотной установки переработки ЖРО методом электростимулированной деструкции на южноукраинской АЭС/ Сб. тез. док. 5-й международной научно-технической конференции «Обращение с радиоактивными отходами», Москва, ВНИИАЭС, 22-24 ноября 2005г. - М.: ОАО «ВНИИАЭС», 2005г. - 34 с.

118. Савушкина М.К., Косарева И.М., Раков Н.А. Использование модифицированных бентонитовых глин в качестве инженерных барьеров в хранилищах отвержденных отходов / Тезисы докладов международной конференции «Радиоактивные отходы. Хранение, транспортировка, переработка. Влияние на человека и окружающую среду», С.-Пб., 14-18 октября 1996. - С.-Пб., Администрация С.-Пб., ЦНИИКМ «Прометей». - А-3.

119. Зайцев Б.А., Позняков А.Н., Малинина Е.И. и др. Неорганические селективные сорбенты и опыт их применения для обезвреживания отходов низкого уровня активности с повышенной концентрацией солей / Материалы IV научно-технической конференции СЭВ «Исследования в области обезвреживания жидких, твердых, газообразных радиоактивных отходов и дезактивации загрязненных поверхностей», Москва, 20-23 декабря 1976г. - М.: Атомиздат, 1978.- 137 с.-С. 91-95.

120. Панасюгин А.С., Голикова Н.Б., Струкова О.В. Использование селективных сорбентов для концентрирования радиоактивного цезия // Радиохимия. - 2003. - Т. 45. - №3. - С. 265-267.

121. Барановский В.И., Виза Я., Катыхин Г.С., Никитин М.К. Изучение сорбции цезия ферроцианидами // Радиохимия. - 1967. - Т. 9. - №6. - С. 698 - 700.

122. Томчак В. Применение сорбционных методов переработки жидких радиоактивных отходов // Материалы IV научно-технической конференции СЭВ «Исследования в области обезвреживания жидких, твердых, газообразных радиоактивных отходов и дезактивации загрязненных поверхностей», Москва, 2023 декабря 1976г. - М.: Атомиздат, 1978г. - 137 с. - С. 55-60.

123. Разработка процессов иммобилизации РАО с использованием наноструктурных материалов на основе минерального сырья: отчет о выполнении

2 этапа НИР ГК П1582 от 10.10.2009 - СПб: Северо-Западный государственный технический университет, 2010. - 111 с.

124. Разработка процессов иммобилизации РАО с использованием наноструктурных материалов на основе минерального сырья: отчет о выполнении

3 этапа НИР ГК П1582 от 10.10.2009 - СПб: Северо-Западный государственный технический университет, 2011. - 110 с.

125. Обращение с радиоактивными отходами в России и странах с развитой атомной энергетикой: Сборник / Под общ. ред. В.А. Василенко. - СПБ.: ООО «НИЦ «Моринтех», 2005. - 304 с.

126. Пат. 2483375 С2 Российская Федерация, МПК , G21F9/16, G21F9/04. Композиционный материал для иммобилизации жидких радиоактивных отходов и способ его применения/ Степанов И.К. (RU), Муратов О.Э. (RU), Игнатов A.A. (RU), Степанов А.И. (RU), Лебедев В.А. (RU), Лелявин И.А. (RU), Пискунов В.М. (RU).; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU - 2011134168/07; заявл. 12.08.2011; опубл. 27.05.2013, Бюл. №3.- 10 с.

2i INTERNATIONAL INVENTION. INNOVATION & TECHNOLOGY EXHIBITION

leeSTf Of SCIENCE TK»i«XOGY 4 INNOVATION

Q

minds

Cizxtij-Lcatz oj- cyÇujazd

Ь*ШЯ

I

This is to certify that LEBEDEV VLADIMIR, MURATOV OLEG, PISKUNOV VLADIMIR

has been awarded the

BEST GREEN INVENTION 2013 - OVERSEAS CATEGORY

for the invention

NANOSTRUCTURE COMPOSITE MATERIAL FOR LIQUID RADIOACTIVE W ASTES UTILIZATION

at the

24,h International Invention, Innovation & Technology Exhibition

ITEX 2013 Kuala Lumpur, Malaysia

ITEXQ

24'" INTERNATIONAL INVENTION, INNOVATION & TECHNOLOGY EXHIBITION

MINISTRY OF SCIENCE, TECHNOLOGY & INNOVATION

UNDER THE PATRONAGE OF THE MINISTER OF SCIENCE. TECHNOLOGY AND INNOVATION

Q

MINDS

dzxtLj-Lcatz oj- ^PaxticLjiation

This is to certify that LEBEDEV VLADIMIR, MURATOV OLEG, PISKUNOV VLADIMIR

showcased the invention

NANOSTRUCTURE COMPOSITE MATERIAL FOR LIQUID RADIOACTIVE WASTES UTILIZATION

at the

24th International Invention, Innovation & Technology Exhibition

ITEX 2013 Kuala Lumpur, Malaysia

held from

9,h - 11th May 2013

Academician Emeritus Professor Tan Sri Datuk Dr. Augustine Ong Soon Hock President

Malaysian Invention and Design Society

Ш

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I I

ITEX©

м л L а у s I д ^^^^

24lh INTERNATIONAL INVENTION, INNOVATION S. TECHNOLOGY EXHIBITION

MINISTRY OF SCIENCE, TECHNOLOGY & INNOVATION

UNDER THE PATRONAGE OF THE MINISTER OF SCIENCE. TECHNOLOGY AND INNOVATION

Q

MINDS

dsxtij-iaats oj- cz^ujaxd

This is to certify that LEBEDEV VLADIMIR, MURATOV OLEG, PISKUNOV VLADIMIR

has been awarded the ITEX GOLD MEDAL

for the invention

NANOSTRUCTURE COMPOSITE MATERIAL FOR LIQUID RADIOACTIVE

WASTES UTILIZATION

at the

24<h International Invention, Innovation & Technology Exhibition

ITEX 2013 Kuala Lumpur, Malaysia 9,h-ll,h May 2013

Academician Emeritus Professor Tan Sri Datuk Dr Augustine Ong Soon Hock President

Malaysian Invention and Design Society

>

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

№ 2483375

КОМПОЗИЦИОННЫМ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

Патентообладатель(ли): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет Горный (Яи)

й1Ш#уа шл л> ■■:'•■ .^лллллллм

Автор(ы): см. на обороте

Ш Приоритет изобретения 12 августа 2011 Г.

Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27мая 2013 г. Срок действия патента истекает 12 августа 2031 г.

по интеллектуальной собственности

ж

ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

ЖАШ #ВД!

см О

ю

со со со

см

=9

а:

РООСИЙСЗСАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

ни

СИ)

Продолжение приложения Г

2 483 З75(!3) С2

(51) МПК

в21Р Мб (2006.01) С!21Р $04 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(•2) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21X22) Заявка: 2011Ш168/07, 12.08.2011

(24) Дата качала отсчета срока действия патента: 12.03.2011

Приоритетны):

(22) Дата подачи заявки: 12.08.2011

(43) Дата публикации заявки: 20.02.2013 Б юл. }Ь 5

(45) Оцинковано: 27.05.2013 Был. № 15

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: 1Ш 2378723 С2,10.09.2009. 1Ш 2214011 С2,10.10.2003. Ки 2381580 С1.10.02.2010. Ю. 536431 А, 30.06.2006. ив 6399848 В1, 04.06.2002.

Адрес для переписки:

199106, Сангг-Петсрбург, В.О., 21 линия, 2, ФГБОУ ВПО "Национальный минерально-сырьевой университет 'Горный', отдел ИС н ТТ

(72) Автор(ы):

Степанов Игорь Константинович (1Ш), Муратов Олег Энверович (1Ш), Игнатов Александр Александрович (М1), Степанов Андрей Игоревич (НИ), Лебедев Владимир Александрович (Я1Г), Леяавкн Игорь Александрович (1Ш), Пискунов Владимир Маркович (1Ш)

(73) Патентообладателей):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (ЦЦ)

(54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области атомной техники и касается технологии переработки высокосолевых жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности, содержащих до 30% органических веществ, путем включения их в магнезиальный цемент. Композиционный материал имеет следующий состав, мас.Я>: порошок магнезитовый каустический 27-28, твердые соли 5-6, хлорид кальция (СаСЫ 0,1-6, каталитическая углеродосодержащая добавка 0,1-0,2; раствор ферро цианида калия 0,05-0,1; раствор нитрата никеля 0,05-0,1, жидкие радиоактивные отходы - остальное. В

жидкие радиоактивные отходы вводят ингредиенты в следующей последовательности: твердые соли, раствор ферроцианцха калия, раствор нитрата никеля, хлорид кальция, каталитическая углеродосодержащая добавка, порошок магнезитовый каустический. Изобретение позволяет получать компаунды, отвечающие основным требованиям их качества по ГОСТ Р 51883-2002 (скорость выщелачивания для цезия-137 ¿1-Ю*3, достигнутая - 2-Ю"5 1/см2-сут, а механическая прочность на сжатие ¿5 МПа), с наполнением сухими радиоактивными солями до 37 мас.%. 2 и. и Юзль ф-лы, 3 табл.

ТУ с

го

■Сь 00 со со ч

СП

о

го

URKU N DE/CERTIFICATE

Internationale Fachmesse »Ideen-Erfindungen-Neuheiten« Nürnberg International Trade Fair »Ideas-Inventions-New Products« Nuremberg

Oleg Muratov, Vladimir Lebedev, Vladimir Piskunov

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation und Assoziation 'Russisches Haus für Internationale Wissenschaftliche RUSSLAND

wurde für hervorragende Leistungen eine / was awarded with

Erfindung / Neuheit - invention / new product

Nanostruktur-Verbundmaterial für die Verwendung von flüssigem radioaktiven

Abfall

Nanostructure composite material for liquid radioactive wastes utilization

Goldmedaille

verliehen. / for outstanding performances.

2. November 2013

International Jury of ¡ENA 2013

International Jury of ¡ENA 2013

Kom. Rat Volkwin Hoffelner Vorsitzender der Jury/Chairman of the jury

Prof. Dr. Ing. Elmar Wagner 2. Vorsitzender/Vtce Chairperson

Приложение Е

KOREA INVENTION PROMOTION ASSOCIATION

Clip Seoul

' International ZUlO Invention Fair 2013

Gold Prize

presented to

LEBEDEV Vladimir, MURATOV Oleg, PISKUNOV Vladimir

from Russia

in recognition of excellent and creative efforts to invent

Nanostructurc composite material for liquid radioactive wastes utilization

exhibited at the Seoul International Invention Fair 2013

organized by the Korea Invention Promotion Association

in Seoul, KOREA November 29th - December 2nd, 2013

jl -è

Cho Un-young President

Korea Invention Promotion Association

4 ^

Kim Gwang Lim Chairman

Korea Invention Promotion Association

ja Ü? ВШ mm*

SifSüi

Россия, Санкт-Петербург, 196006, а/я 70 тел./факс [phone], e-mail [e-mail]

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Пискунова Владимира Марковича

Комиссия в составе:

председатель - Муратов О.Э., к.т.н., начальник отдела радиационных технологий, члены комиссии: Утин A.B., руководитель проектов,

Аратский П.Б., к.т.н., начальник лаборатории составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы «Разработка технологии иммобилизации радиоактивных отходов с использованием материалов на основе минерального сырья», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, внедрены в ООО «ТВЭЛЛ».

Использование указанных результатов значительно сокращает объемы радиоактивных отходов, подлежащих окончательному захоронению, и повышает радиоэкологическую безопасность технологических процессов

кондиционирования высокосолевых концентратов жидких радиоактивных отходов при их подготовке к захоронению, разрабатываемых по НИОКР «Использование магнезиально-минерально-солевой композиции для кондиционирования высокосолевых концентратов ЖРО в целях подготовки их для передачи Национальному оператору по обращению с РАО» для Ленинградского отделения филиала «Северо-Западный территориальный округ ФГУП «РосРАО».

Подписи:

Председатель комиссии Члены комиссии:

Муратов О.Э.

Утин A.B. Аратский П.Б.