-Перспективные минералоподобные керамики с улучшенными служебными характеристиками для эффективной иммобилизации токсичных и радиоактивных элементов

В настоящее время для иммобилизации радиоактивных отходов военной и гражданской промышленности, АЭС, медицины, науки в промышленном масштабе используются апробированные технологии варки стекла. Однако остеклованные радиотоксичные высокоактивные отходы (ВАО) обладают низкой устойчивостью по отношению к подземным водам, особенно после их неизбежной кристаллизации и фазового разделения под действием радиоактивного излучения и радиогенного тепла. В отличие от стекольной фазы, кристаллические фазы (природные минералы) демонстрируют высокую устойчивость в течение длительного (в геологических масштабах) времени. Цель проекта состоит в разработке термодинамически, термически, радиационно, механически и химически устойчивых минералоподобных керамических материалов, а также эффективных способов их получения, обеспечивающих надежность удержания ВАО в матрицах-иммобилизаторах и возможности практического использования отходов радиохимических производств. В качестве объектов исследования предлагаются (в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ) синтетические минералоподобные кристаллические фазы: сложные и смешанные фосфаты структурных типов коснарита (искусственный аналог NaZr2(PO4)3), лангбейнита (K2Mg2(SO4)3), тридимита (β-SiO2) и другие минералоподобные модификации, способствующие повышению экологической безопасности при хранении РАО и в целом безопасности атомной энергетики. Данные материалы, благодаря широкому изоморфизму, способны вмещать до 50% отходов по массе (актиниды, продукты ядерного деления, технологические и конструкционные элементы). При разработке новых материалов будут привлечены знания термодинамики минералов, минеральных равновесий и парагенезисов и опыт экспериментальной минералогии, разработаны фундаментальные кристаллохимические принципы формирования однофазных и композиционных керамик минералоподобного строения. На этой основе будут разработаны оптимальные кристаллохимические формулы фосфатов с заданными свойствами и структурами. Для массового получения керамик будет использована технология золь-гель синтеза порошков, а также применены технологии высокоскоростного искрового плазменного спекания порошков и порошковой металлургии. Для проведения исследований порошков и керамик будут использованы методы сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального элементного микроанализа, рентгеноструктурного и термического анализа, испытаний на гидролитическую стойкость.