Вплив компонентів геополімерних в’яжучих речовин на властивості компаундів за цементування борвмісних рідких радіоактивних відходів

Ю. Г. Федоренко¹, Ю. О. Ольховик¹,
А. М. Розко², Г. П. Павлишин¹

¹ ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України»,
просп. Палладіна, 34а, Київ, 03142, Україна
² Інститут геохімії мінералогії та рудоутворення ім. М. П. Семененка
НАН України, просп. Палладіна, 34, Київ, 03142, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.21.2.7

Анотація

Наведено аналіз експериментальних результатів застосування геополімерних в’яжучих для цементування борвмісних рідких радіоактивних відходів (РРВ). Досліджено залежність властивостей компаундів від компонентного складу в’яжучих. Як компоненти розглядаються: рідке скло з кремнієвим модулем 2,9, суміш золи Дарницької ТЕЦ зі шлаком Маріупольського металургійного комбінату у співвідношенні 1:1 та гідроксид калію. Для виконання факторного аналізу впливу маса зазначених речовин приймалася за три фактори в аналізі на двох рівнях. Для виготовлення компаундів імітат РРВ змішували із цеолітом у співвідношенні 10 :1 за температури приблизно 60 °C. Надалі в суміш додавали вищеозначені компоненти, маса яких варіювалася на ±17% відносно маси базового компаунда. Для дослідження властивостей виготовлялися зразки різних розмірів 5 × 5 × 5 см, 1,5 × 1,5 × 1,5 см та прямокутні зразки з зовнішньою поверхнею від 96 до 104 см2 . Кожна властивість вивчалася за 8 зразками. Отримані результати дали змогу побудувати лінійні рівняння, що кількісно пов’язують відповідну характеристику компаунда зі складом в’яжучих. Виконано оцінювання коефіцієнтів кореляції між експериментальними та розрахованими за рівнянням даними. Середні значення коефіцієнтів кореляції можуть свідчити, що не всі фактори були враховані. Отримані закономірності свідчать, що в умовах експерименту шлак та зола збільшують, а рідке скло та гідроксид калію скорочують швидкість тужавлення зразків. Щільність зразків збільшують зола
і шлак, у той час як рідке скло та гідроксид калію зменшують. Межу міцності на стиск рідке скло та гідроксид калію зменшують, тоді як суміш золи зі шлаком збільшують. Швидкість вилуговування цезію рідке скло та гідроксид калію збільшують, суміш золи зі шлаком — зменшують. Водночас швидкість вилуговування стронцію суміш золи зі шлаком збільшують, тоді як рідке скло та гідроксид калію зменшують. Термін часу, за який вилуговування цезію досягає нормативних показників, шлак та зола скорочують, а рідке скло та гідроксид калію подовжують. Отримані результати можуть бути враховані для оптимізації складу геополімерних в’яжучих для цементування РРВ.

Ключові слова: геополімерні в’яжучі, цементування, борвмісні рідкі радіоактивні відходи, вилуговування радіонуклідів

Список використаної літератури

1. ГОСТ Р 51883–2002. Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования. Госстандарт России. — Москва : ИПК Издательство стандартов, 2002. — 7 с.

2. Davidovits J. The Pyramids: An Enigma Solved / J. Davidovits. — New York : Dorset Press, 1988.

3. Davidovits J. Soft mineralurgy and geopolymers / J. Davidovits // Material International Conference “Geopolimer 88” (Universite de Technologie, Compiegne, France]. — 1988. — P. 49–56.

4. Davidovits J. Chemistry of geopolymeric systems terminology / J. Davidovits // Material International Conference “Geopolimer” (France). — 1999.

5. СОУ ЯЕК 1.037:2013. Короткоіснуючі низько- та середньоактивні відходи АЕС. Вимоги до кінцевого продукту переробки. — Затверджено Наказом Міністерства енергетики та вугільної промисловості України № 790 від 28 жовтня 2013 р. — Київ, 2013.

6. Глуховский В. Д. Грунтосиликаты, их свойства, технология изготовления и область применения: автореф. дис. … д-ра техн. наук / В. Д. Глуховский; М-во высш. и сред. спец. образования УССР. — Киев : Инж.-строит. ин-т, Науч.-исслед. лаб. грунтосиликатов, 1965. — 44 с.

7. Цементування боратвмісних рідких радіоактивних відходів за підвищеної температури / Ю. О. Ольховик [та ін.] // Ядерна енергетика та довкілля. — 2019. — Вип. 13 (1). — С. 59–66.

8. Получение глинополимерных материалов с применением природных компонентов / А. С. Чекмарев [и др.] // Вестн. Казан. технол. ун-та. — 2010. — Вып. 8. — С. 272–276.

9. ДСТУ БВ. 2.7:187.2009. Будівельне матеріалознавство. Цементи. Методи визначення міцності на згин і стиск / за ред. П. В. Кривенко. — Kиїв : Ліра-K, 2012. — 624 с.

10. ГОСТ Р 52126–2003. Отходы радиоактивные. Определение химической устойчивости отвержденных высокоактивных отходов методом длительного выщелачивания; введ. Постановлением Госстандарта России от 30 октября 2003 г. № 305-ст. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 2003.

Повна стаття(PDF)