Кондиціювання високоактивних твердих радіоактивних відходів у ядерному паливному циклі. Огляд методів та технологій. Частина 2

О. В. Михайлов, В. М. Безмилов

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Кірова, 36а, Чорнобиль, 07270, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.24.1.5

Анотація

Наведено огляд світового досвіду застосування відпрацьованих у промислових масштабах методів кондиціювання радіоактивних відходів (РАВ) шляхом їхньої вітрифікації (оскловування). Проведено аналіз властивостей кінцевих продуктів (форми відходів), що виготовляються у країнах із розвинутим ядерним паливним циклом для подальшого транспортування, зберігання та захоронення РАВ із застосуванням різного складу скла. Визначено, що використання боросилікатних іммобілізуючих матриць визнається цілком виправданим з точки зору технологічних та економічних переваг їхнього виробництва, а також можливостей забезпечення умов безпечного тимчасового зберігання і транспортування РАВ. У ряду фосфатних іммобілізуючих матриць свинцево-залізисто-фосфатне скло виявилося найкращим з точки зору низького корозійного впливу на матеріали устаткування та забезпечення стійкості кінцевого продукту до девітрифікації (розскловування) при застиганні. Проведено порівняння характеристик осклованих РАВ і лавоподібних паливовмісних матеріалів (ЛПВМ), що тимчасово зберігаються всередині комплексу нового безпечного конфайнмента та об’єкта «Укриття» (комплекс НБК-ОУ) ДСП «Чорнобильська АЕС». Зроблено висновки щодо впливу різних факторів на властивості скляних матриць і ЛПВМ утримувати небезпечні радіонукліди, у тому числі самоопромінення.

Ключові слова: АЕС, радіоактивні відходи, кондиціювання, іммобілізація, вітрифікація, скло, лавоподібні паливовмісні матеріали

Список використаної літератури

1. Donald I. W. The immobilization of high level radioactive wastes using ceramics and glasses. Review / I. W. Donald, B. L. Metcalfe, R. N. J. Taylor // J. Mat. Science. — 1997. — Vol. 32. — P. 5851–5887.

2. Radiation effects in glass used for immobilization of high-level waste and plutonium disposition / W. J. Weber, R. C. Ewing, C. A. Angel [et al.] // J. Mat. Research and Technology. — 1997. — Vol. 12, No. 8. — P. 1946–1978.

3. Технологические и организационные аспекты обращения с радиоактивными отходами. IAEA-TCS-27. — Вена : МАГАТЭ, 2005. — 230 с.

4. Glasses, glass-ceramics and ceramics for immobilization of highly radioactive nuclear wastes / D. Caurant, P. Loiseau, O. Majérus [et al.]. — Paris : Nova Science Publishers, 2009. — 445 p.

5. Ojovan M. I. Glassy wasteforms for nuclear waste immobilisation / M. I. Ojovan, W. E. Lee // Metallurgical and Materials Transactions A. — 2011. — Vol. 42A. — P. 837–851. — doi.org/10.1007/s11661-010-0525-7.

6. Wang Li. Ceramics for high level radioactive waste solidification / Li Wang, T. Liang // J. Advanced Ceramics. — 2012. — Vol. 1 (3). — Р. 194–203. — doi.org/10.1007/s40145- 012-0019-8.

7. Glasses for immobilization of low and intermediate level radioactive waste / N. P. Laverov, B. I. Omel’yanenko, S. V. Yudintsev [et al.] // Geology of Ore Deposits. — 2013. — Vol. 55, No. 2. — P. 71–95.

8. Selection of Technical Solution for the Management of Radioactive Waste. IAEA-TECDOC-1817. — Vienna : IAEA, 2017. — 114 p.

9. Materials for Nuclear Waste Immobilization / ed. by M. I. Ojovan, N. C. Hyatt. — 2019. — Basel : MDPI. — 222 p. — doi.org/10.3390/books978-3-03921-847-9.

10. Ojovan M. I. Glass crystalline materials as advanced nuclear wasteforms / M. I. Ojovan, V. A Petrov, S. V. Yudintsev // Sustainability. — 2021. — No. 13. — P. 4117. — doi.org/10.3390/su13084117.

11. Vitrification of a Simulator of Vat Residues from Liquid Radioactive Waste / S. Sayenko, V. Shkuropatenko, Y. Svitlychnyi, [et al.] // East Eur. J. Phys. — 2023. — No. 1. — P. 94–101. — doi.org/10.26565/2312-4334-2023-1-11.

12. Ojovan M. I. Glass, ceramic, and glass-crystalline matrices for HLW immobilisation / M. I. Ojovan, S. V. Yudintsev // Open Ceramics. — 2023. — No. 14. — P. 100355. — doi.org/10.1016/j.oceram.2023.100355.

13. Effect of Radiation on Properties of Confinement Matrices for Immobilization of Actinide-Bearing Wastes / N. P. Laverov, S. V. Yudintsev, T. S. Yudintseva [et al.] // Geology of Ore Deposits. — 2003. — Vol. 45, No. 6. — P. 423–451.

14. Radionuclides containment in nuclear glasses: an overview / S. Gin, P. Jollivet, M. Tribet [et al.] // Radiochim. Acta. — 2017. — Vol. 105 (11). — P. 927–959. — www.researchgate.net/publication/318193760.

15. The influence of radiation on confinement properties of nuclear waste glasses / V. I. Malkovsky, S. V. Yudintsev, M. I. Ojovan [et al.] // Science and Technology of Nuclear Installations. — 2020. — Vol. 2020. — Art. 8875723. — doi.org/10.1155/2020/8875723.

16. Михайлов О. В. Кондиціювання високоактивних твердих радіоактивних відходів у ядерному паливному циклі. Огляд методів та технологій. Частина 1 / О. В. Михайлов, В. М. Безмилов // Ядерна енергетика та довкілля. — 2023. — № 3 (28). — С. 26–37. — doi.org/10.31717/2311–8253.23.3.4.

17. Пазухин Э. М. Лавообразные топливосодержащие массы 4-го блока Чернобыльской АЭС: топография, физико-химические свойства, сценарий образования / Э. М. Пазухин // Радиохимия. — 1994. — Т. 36, № 2. — С. 97–142.

18. Изучение образцов лавообразных топливосодержащих материалов, отобранных с различной глубины залегания лавы / Э. М. Пазухин, А. А. Боровой, А. С. Лагуненко, Ф. Н. Коломиец // Проблеми Чорнобиля. — 2002. — Вип. 9. — С. 66–75.

19. Радиогеохимическое исследование топливосодержащих новообразований, возникших в результате аварии на Чернобыльской АЭС / В. Г. Савоненков, Е. Б. Андерсон, Е. А. Смирнова [и др.] // Тр. Радиевого ин-та им. В. Г. Хлопина. 2009. — Т. XIV. — С. 87–117.

20. Ядерное топливо в объекте «Укрытие» Чернобыльской АЭС / Р. В. Арутюнян, Л. А. Большов, А. А. Боровой [и др.]. — Москва : Наука, 2010. — 240 с.

21. Об’єкт «Укриття»: 30 років після аварії: монографія / В. О. Краснов, А. В. Носовський, В. М. Рудько, В. М. Щербін. — Чорнобиль : ІПБ АЕС НАН України, 2016. — 512 с.

22. Об’єкт «Укриття» в умовах нового безпечного конфайнмента / В. О. Краснов, А. В. Носовський, С. А. Паскевич, В. М. Рудько; під заг. ред. А. В. Носовського. — Чорнобиль : ІПБ АЕС НАН України,
2021. — 344 с.

23. Габєлков С. В. Модель деградації мікроструктури лавоподібних паливовмісних матеріалів об’єкта «Укриття» / С. В. Габєлков, А. В. Носовський, В. М. Щербін // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2016. — Вип. 26. — С. 75–84. — Режим доступу: https://www.ispnpp.kiev.ua/wp-content/uploads/2017/2016_26/c75.pdf.

24. Габєлков С. В. Оновлена модель еволюції мікроструктури лавоподібних маловмісних матеріалів 4-го блока ЧАЕС. Коричнева кераміка / С. В. Габєлков, I. В. Жиганюк // Український фізичний журнал. — 2021. — Т. 66, № 4. — С. 347–364. —doi.org/10.15407/ujpe66.4.34.

25. Одинцов А. А. Изучение выщелачивания радионуклидов из лавообразных топливосодержащих материалов объекта «Укрытие» / А. А. Одинцов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2012. — Вип. 19. — С. 70–80. — Режим доступу: https://www.ispnpp.kiev.ua/wp-content/uploads/2017/2012_19/c70.pdf.

26. Радиоактивно загрязненная вода в помещениях объекта «Укрытие» / А. А. Одинцов, В. Е. Хан, В. А. Краснов [и др.] // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2014. — Вип. 23. — С. 89–101. — Режим доступу: https://www.ispnpp.kiev.ua/wp-content/uploads/2017/2014_23/c89.pdf.

27. Одінцов О. О. Форми знаходження радіонуклідів у донних відкладеннях приміщення 012/7 об’єкта «Укриття» / О. О. Одінцов, Л. А. Паламар, Л. Б. Чикур // Ядерна енергетика та довкілля. — 2021. — № 3 (22). — С. 58–66. — doi.org/10.31717/2311.

28. Природа формирования наноразмерных поровых каналов лавообразных топливо-содержащих материалов объекта «Укрытие» / С. В. Габелков, А. А. Ключников, П. Е. Пархомчук [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. — 2015. — Вып. 96, № 2. — С. 77–83. — Режим доступа: https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2015_2/article_2015_2_77r.pdf.

29. Кристалізація лавоподібних паливовмісних матеріалів НБК-ОУ / С. В. Габєлков, І. В. Жиганюк, В. Г. Кудлай [та ін.] // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2019. — Вип. 32.   С. 44–51. — doi.org/10.31717/1813–3584.19.32.6

30. Фазовий склад коричневої кераміки лавоподібних паливовмісних матеріалів об’єкта «Укриття» ЧАЕС // С. В. Габєлков, І. В. Жиганюк, В. Г. Кудлай [та ін.]. Ядерна фізика та енергетика. — 2019. — Т. 20, № 4. — С. 388– 396. — doi.org/10.15407/jnpae2019.04.388.

31. Ольховик Ю. А. О кондиционировании лавовых топливосодержащих масс объекта «Укрытие» / Ю. А. Ольховик // Ядерна енергетика та довкілля. — 2014. — № 2 (4). — C. 52–55. — http://nbuv.gov.ua/UJRN/jaed_2014_2_11.

32. Ольховик Ю. О. Засколовування лавоподібних паливовмісних матеріалів об’єкта «Укриття» / Ю. О. Ольховик // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2019. — Вип. 32. — С. 52–56. — doi.org/10.31717/1813–3584.19.32.7.

33. Михайлов А. В. К вопросу о материальных и энергетических источниках образования топливосодержащих материалов во время аварии на 4-м блоке ЧАЭС / А. В. Михайлов // Ядерна фізика та енергетика. — 2016. — Т. 17, № 4. — С. 354–363. — doi.org/10.15407/jnpae2016.04.354.

Повний текст (PDF)

---