Введение
Глава 1. Литературный обзор 16
1.1. Составы и объемы жидких радиоактивных отходов ядерного энергопромышленного комплекса в России и за рубежом . 16
1.1.1. Жидкие радиоактивные отходы от переработки ОЯТ 20
1.1.2. Жидкие радиоактивные отходы, возникающие при радиационных авариях и их ликвидации . 33
1.1.3. Основные принципы обращения с жидкими радиоактивными отходами и методы их кондиционирования 35
1.1.4. Критерии выбора матрицы для геологического захоронения РАО . 41
1.2. Матричные материалы для иммобилизации высокоактивных и трансурановых отходов 44
1.2.1. Типы матриц для иммобилизации ВАО и актиноидов . 46
1.2.2. Стеклоподобные матрицы на основе однофазных стекол 50
1.2.3. Стеклокерамические матрицы . 56
1.2.4. Кристаллические керамические и минералоподобные матрицы . 65
1.2.5. Получение прекурсоров керамических форм РАО . 74
1.3. Неорганические ионообменные материалы в качестве прекурсоров керамических форм РАО: получение, структурные особенности и сорбционные свойства 78
1.3.1. Ионообменные материалы с туннельной структурой 80
1.3.2. Ионообменные материалы со слоистой структурой 92
1.3.3. Гексацианоферраты (ферроцианиды) переходных металлов 98
1.3.4. Соли гетерополикислот 100
1.4. Побочные продукты экстракционной переработки отработавшего ядерного топлива на основе нерастворимых соединений Mo и Zr 106
1.4.1. Образование осадков на основе соединений молибдена и циркония в процессе радиохимической переработки ОЯТ 106
1.4.2. Матричные материалы для локализации осколочного молибдена 107
1.5. Пористые неорганические материалы на основе микросфер 109
1.5.1. Пористые неорганические материалы в качестве прекурсоров керамических форм ВАО . 109
1.5.2. Получение пористых неорганических материалов на основе микросфер 111
Выводы из литературного обзора и постановка задач 115
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 121
2.1. Исходные материалы и реактивы 121
2.2. Получение ценосфер стабилизированного состава из концентрата ценосфер Новосибирской ТЭЦ-5 (лабораторная схема разделения) 123
2.3. Получение ценосфер стабилизированного состава из концентратов ценосфер Новосибирской ТЭЦ-5 и Томь-Усинской ГРЭС (укрупненная схема) 125
2.4. Получение блочного пористого материала на основе ценосфер 128
2.4.1. Получение блочного пористого материала без связующего компонента 128
2.4.2. Получение блочного пористого материала с силикатным связующим 129
2.5. Травление ценосфер и блочного пористого материала на их основе реагентами на основе HF 129
2.6. Проведение гидротермального синтеза 130
2.7. Методика определения кислотостойкости пористых матриц 131
2.8. Определение времени сушки пористого материала 133
2.9. Получение композитных сорбентов на основе ценосфер и неорганических соединений с ионообменными свойствами 133
2.10. Определение изотерм сорбции композитных сорбентов 134
2.11. Физико–химические методы исследования 135
ГЛАВА 3. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности применения ценосфер летучих зол от сжигания угля в качестве прекурсоров инженерных форм сорбентов и минералоподобных фаз-фиксаторов радионуклидов 137Cs и 90Sr 140
3.1. Морфология, состав и свойства ценосфер . 141
3.2. Получение узких фракций ценосфер из концентратов ценосфер от сжигания кузнецких углей, изучение их состава, морфологии и физико-химических свойств 145 3.2.1. Получение ценосфер стабилизированного состава из концентратов ценосфер Новосибирской ТЭЦ-5 (лабораторная схема) 145
3.2.2. Морфология, состав и текстурные характеристики узких фракций ценосфер лабораторной схемы разделения 149
3.2.3. Химический состав узких фракций неперфорированных ценосфер укрупненной схемы разделения концентратов ценосфер
Новосибирской ТЭЦ-5 и Томь-Усинской ГРЭС 157
3.2.4. Природа наночастиц кристаллических фаз в ценосферах и морфология их оболочки 159
3.2.4.1. Изучение форм нахождения железа в алюмосиликатном материале ценосфер методами ЭПР и Мессбауэровской спектроскопии 159
3.2.4.2. Изучение морфологии оболочки ценосфер 172
3.3. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности применения ценосфер для иммобилизации радионуклидов 137Cs и 90Sr в минералоподобных фазах 176
3.3.1. Критерии применимости ценосфер в качестве прекурсоров минералоподобных фаз-фиксаторов радионуклидов 137Cs и 90Sr 176
3.3.2. Получение минералоподобных алюмосиликатов прогнозируемого структурного типа путем твердофазной кристаллизации алюмосиликатных прекурсоров на основе ценосферно-солевых композиций 184
3.3.3. Изучение возможности отверждения высокосолевых среднеактивных растворов регенерации ионообменных смол с использованием перфорированных ценосфер 200
ГЛАВА 4. Микросферический пористый материал блочного типа для концентрирования и локализации жидких ВАО широкого состава 205
4.1. Получение микросферического пористого материала блочного типа с открытой пористой структурой 206
4.1.1. Блочные пористые матрицы с силикатным связующим 207
4.1.2. Блочные пористые матрицы без связующего материала 208
4.2. Изучение физико-химических свойств пористых матриц 210
4.2.1. Кислотостойкость пористых матриц 210
4.2.2. Изучение скорости удаления влаги из пористого материала 214
4.2.3. Концентрирование минеральной части жидких РАО в объеме пористых матриц 215
4.2.4. Изучение процесса твердофазной кристаллизации блочно-солевых (CsNO3/NaNO3/ Sr(NO3)2) композиций под действием термической обработки 219
CLASS ГЛАВА 5. Композитные цеолитные сорбенты с локализацией активного компонента на внешней поверхности глобулярного полого носителя для очистки и иммобилизации нейтральных РАО с низким солевым фоном 225
5.1. Получение микросферических цеолитных сорбентов на основе ценосфер 228 CLASS
5.1.1. Изучение влияния состава ценосфер и других параметров синтеза на морфологию, текстурные характеристики и состав цеолитных продуктов 228
5.1.1.1. Общие закономерности процесса цеолитизации ценосфер 228
5.1.1.2. Стехиометрия образования цеолитных фаз 237
5.1.1.3. Изучение влияния химического состава ценосфер 241
5.1.2. Получение крупных фракций цеолитного сорбента NaP1 . 246
5.2. Изучение ионообменных свойств микросферических цеолитных сорбентов NaP1 в отношении катионов Cs+ и Sr2+ 249
5.3. Изучение процесса твердофазной кристаллизации Cs+ и/или Sr2+ обменных форм микросферических цеолитов NaP1 с получением мине-ралоподобных алюмосиликатов прогнозируемого структурного типа 252
5.4. Изучение возможности использования микросферических цеолитных сорбентов на основе ценосфер в безкоагуляционной схеме переработки жидких низкоактивных отходов 260 CLASS ГЛАВА 6. Композитные сорбенты на основе ценосфер с локализацией активного компонента во внутренней полости глобулярного носителя для очистки и иммобилизации жидких САО и ВАО разного состава 265 CLASS
6.1. Получение микросферических полых носителей с проницаемой макропористой оболочкой 266
6.2. Микросферические композитные сорбенты для извлечения 137Cs из нейтральных и слабокислых ВАО с низким солевым фоном 270
6.3. Микросферический композитный сорбент АМФ/ценосферы для селективного извлечения 137Cs из кислых ВАО с высоким солевым
фоном 273
ГЛАВА 7. Получение циркономолибдатного прекурсора для иммобилизации актиноидов и ВАО сложного состава в монофазной матрице на основе каркасных циркономолибдатов РЗЭ 283
7.1. Получение пористых циркономолибдатов и изучение их морфологии и структуры 287
7.2. Изучение возможности перевода компонентов Ln-An фракции ВАО в циркономолибдатную керамику на основе фазы Nd2Zr3(MoO4)9 289
Выводы .
