Керамика для хранения радиоактивных отходов реферат
Обновлено: 05.07.2024
По функциональным возможностям ему нет аналогов в мире. Вещество, сочетающее и ионообменные, и восстановительные свойства, способно поглощать более 50 химических элементов. Его использование позволит серьёзно продвинуться в решении проблемы захоронения радиоактивных отходов.
Разгрузка реактора
Примерно раз в год из реактора выгружается значительная часть топливных элементов. Отработанное топливо содержит большое количество продуктов деления урана-235. Продукты деления: цезий-137, стронций-90, технеций-99, трансурановые элементы – очень опасны. Однако в отработанном топливе содержится до 95% исходного полезного урана, а также наработанного плутония. Поэтому в большинстве ядерных стран – Франции, России, Англии, Китае, Японии, Индии, а в будущем – Китае и Южной Корее – приняты или принимаются программы по переработке отработанного ядерного топлива.
Цель – использовать обогащённый уран повторно. Для этого необходимо избавиться от продуктов распада. По весу их немного – процентов пять, но по активности и опасности они в миллион раз превосходят исходное топливо.
Все отходы – в стекло
Научный поиск в этом направлении ведётся уже лет пятьдесят. Наиболее распространённым методом стало так называемое остекловывание (витрификация). Небольшое количество компонентов отходов можно смешивать со специальными боросиликатными или фосфатными стёклами. Потом всю полученную массу сплавляют и заливают в стальные канистры.
Предполагалось, что всё это будет храниться вечно в геологических хранилищах глубоко под землёй. Но, как показало время, эти стёкла не так хороши. Они не обеспечивают достаточной степени изоляции радиоактивных отходов. Под воздействием радиации они разрушаются и превращаются в мелкокристаллическую пыль, что в значительной мере способствует выносу опасных радионуклидов в окружающую среду.
Матрицы из кристаллических материалов
Альтернативой методам остекловывания могут быть различные керамические матрицы на основе веществ, близких по составу и структуре природным минералам. Некоторые минералы, содержащие уран и торий, выдержали испытание сотнями миллионов лет и не разрушились. Идея использовать эти минералы как модели матриц для захоронения отходов появилась давно.
За прошедшие годы было создано немало рецептур для консервации отходов в минералоподобные матрицы. Для их изготовления берутся оксиды металлов – допустим, титана, циркония, затем их механически смешивают с жидкими радиоактивными отходами, потом выпаривают, ещё раз гомогенизируют, прессуют в керамические блоки и прокаливают для долговременного хранения. Рецептуры есть хорошие (например, керамики SYNROC), но сам процесс отверждения и захоронения чрезвычайно затратный из-за сложности гомогенизации исходных компонентов и многостадийности (отходы же высокоактивные). Поэтому SYNROC до сих пор не внедрён в промышленности.
Оставалась актуальной проблема поиска первичного вещества, которое могло бы адсорбировать, или захватывать, сразу множество радионуклидов. Не менее важно – чтобы перевод продуктов адсорбции в керамические матрицы проходил в одну стадию. Этой целью задались учёные СПбГУ.
Открытие питерских кристаллографов
Учёные кафедры кристаллографии СПбГУ под руководством профессора С.В. Кривовичева, в сотрудничестве с коллегами из университета г. Киль (Германия), предложили использовать для захоронения отходов новый наногибридный материал – слоистый титанат гидразиния LHT-9. LHT-9 способен захватывать из водных растворов около половины химических элементов таблицы Менделеева. Обладает высокой сорбционной ёмкостью – на килограмм вещества может быть поглощено более 100 граммов радионуклидов и сопутствующих им нерадиоактивных элементов.
Учёные СПбГУ изобрели универсальный адсорбент, пригодный для комплексной очистки жидких радиоактивных отходов. Продукты, которые образуются при обработке отходов этим веществом, сразу же, без дополнительных манипуляций, можно переводить в керамические титанатные формы простым прокаливанием.
С оптимизмом в будущее
Дальнейшие исследования учёных связаны с надеждой на полномасштабные испытания созданного вещества. Они ищут возможности проводить опытно-технологические работы. Нужно заниматься масштабированием производства LHT-9. Кроме того, работать с реальными радиоактивными отходами.
Учёные пытаются продвигать свою разработку в других странах, в частности в Японии, где после взрыва на Фукусиме очень внимательно относятся к вопросам безопасности АЭС. Налаживают сотрудничество со специалистами из Китая.
Расходы на один цикл выгрузки 20 тонн топлива из одного реактора оцениваются в 10 миллионов долларов. На переработку топлива уходит сопоставимое или большее количество денег. При этом уже сейчас в мире накоплено по меньшей мере 300 000 тонн отработанного ядерного топлива. Созданное в Питере вещество – конечно, не цемент с точки зрения стоимости. Оно тоже недешёвое. Стоимость сырья для получения 1 тонны адсорбента составляет ~50 000 долларов, и этой тонны достаточно для захоронения отходов из полутора тонн отработанного топлива. Чем больше будут масштабы производства, тем дешевле будет вещество. Но это, вероятно, дело будущего.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение …..…….……………………………………………………….…. 3
1. Радиоактивные и токсичные отходы. Классификация и источники появления. 4
1.1 Радиоактивные отходы: определение, классификация и источники их появления. 4
1.2 Токсичные отходы: определение, классификация и источники их появления……………………………………. 6
2. Обращение, хранения, захоронение и переработка отходов………….. 7
2.1 Обращение, переработка и захоронение радиоактивных отходов. 7
2.2 Обращение, переработка и захоронение токсичных отходов. 10
Заключение …………………………………………………………………. … 12
Список использованной литературы …………………………………………. 13
Нет нужной работы в каталоге?
Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.
Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов
Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит
Бесплатные доработки и консультации
Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки
Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа
Техподдержка 7 дней в неделю
Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему
Строгий отбор экспертов
Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы ![]()
Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован
Читайте также: