Теоретические и экспериментальные основы синтеза и применения матричных алюмоборосиликатных материалов для отверждения высокоактивных радиоактивных перлитсодержащих пульп.

Цель проекта – создание и развитие теоретической и экспериментальной основы для совершенствования способов применения методики остекловывания высокоактивной радиоактивной перлитсодержащей пульпы в алюмоборосиликатных матричных материалах в соответствии нормативными документами без значительного изменения технологического оборудования, исследование физико-химических свойств, обеспечивающих возможность длительного хранения получаемых материалов. Высокоактивные перлитсодержащие пульпы образуются при фильтрации растворенного отработанного ядерного топлива (ОЯТ) через намывные патронные фильтры и по уровню активности соответствуют жидким радиоактивным отходам (ЖРО) категории ВАО (высокоактивные радиоактивные отходы). Данные виды отходы сформировались на ФГУП «ПО «Маяк» в ходе производственной деятельности радиохимического производства и характеризуются специфическими физико-химическими свойствами, имеют значительный объем и требуют постоянных усилий для обслуживания и контроля их состояния. Планируемое обращение с этими отходами с внесением значительных изменений в существующую систему обращения с ЖРО на действующем производстве по их остекловыванию обуславливает актуальность разработки теоретических и экспериментальных основ применения соответствующих технологий их переработки и создания соответствующей инфраструктуры в самой ближайшей перспективе. Остекловывание перлитсодержащих пульп и получаемых из них суспензий предполагает установление рецептур смешивания с дополнительными компонентами и стеклянной фриттой с соблюдением всех регламентных пределов для основных высокоактивных элементов. Основные проблемы на стадии остекловывания данных материалов вызваны не столько самим перлитом, являющимся природным стеклообразным материалом с относительно высокой температурой плавления, а дисперсиями, удаленными из растворенного ОЯТ с его помощью при фильтрации. Сложный и неоднородный состав этих дисперсий может приводить к значительной неоднородности получаемого конечного материала и образованию в застойных зонах плавильной установки электропроводящих осадков, потенциально опасных с точки зрения возможности замыкания электродов и снижения текучести расплава. По этой причине включение пульпы в матричный материал может быть существенно ограничено, что приводит к значительному увеличению объема остеклованных ВАО, подлежащих глубинному захоронению. Теоретическое и экспериментальное обоснование правильной корректировки общего состава загружаемого материала и правильное прогнозирование его свойств может обеспечить возможность создания условий для эффективного остекловывания данного вида ВАО в минимальном объеме без изменения конструкции плавильных установок. Все запланированные результаты исследования, направленные на уточнение условий синтеза такого рода материалов и изучение их структурных особенностей, будут обладать высокой научной новизной и большой практической значимостью. Научная новизна предлагаемых исследований заключается в структурном подходе к анализу причин изменения состояния и свойств синтезируемых матричных материалов с данным видов ВАО в расплавном и затвердевшем состоянии и способов управления ключевыми параметрами их синтеза в соответствие с техническими возможностями и регламентом. Для этого будут задействованы ранее полученные данные фундаментального характера о структурных единицах, формирующихся в стеклах и расплавах алюмоборосиликатных систем, и их влиянии на основные физико-химические характеристики.