Аннотация:На протяжении долгого времени практика обращения с радиоактивными отходами (РАО), как в Советском Союзе, так и во всем мире, заключалась в создании временных пунктов хранения РАО в местах их непосредственного образования на объектах ядерного топливного цикла (ЯТЦ) и оборонного комплекса (ОК). На сегодняшний день, объем накопленных РАО на промышленных площадках организаций Госкорпорации «Росатом» в России, составляет около 500 млн. м³ жидких и 100 млн. м³ твердых отходов [1].
В настоящее время в России реализуется концепция, которая заключается в переводе РАО в стабильную отвержденную форму, подходящую для длительного хранения и/или захоронения. Исходя из компонентного состава и активности РАО, ведется разработка низко- и высокотемпературных компаундов для их иммобилизации, качество которых нормируется на территории Российской Федерации НП-019-15 [2]. Для иммобилизации содержащих актиниды РАО среднего уровня активности (САО) обычно используют цементные [3] и высокого уровня активности (ВАО) стеклоподобные [4] матрицы.
Наиболее надежным способом изоляции ВАО и САО с долгоживущими радионуклидами является их хранение в твёрдом виде в пунктах глубинного захоронения с использованием системы многобарьерной защиты, одной из ступеней в которой является геологическая формация на глубине 300-500 м. Подобная концепция предложена МАГАТЭ и является принятой во многих странах (Швеция, Германия, Канада, Финляндия и др.). В России также разрабатывается подобный подход на территории Нижнеканского массива (Красноярский край). Для реализации подобного подхода требуется поиск и разработка новых матриц для ВАО и САО, устойчивых на протяжении десятков тысяч лет. Цементирование имеет множество ограничений, по составу отходов, кроме того цементная матрица недолговечна. Остекловывание также не всегда применимо к некоторым группам отходов, например, содержащих технеций, радиоуглерод и другие летучие компоненты, а также большое количество нитрат-ионов.
Одним из перспективных современных материалов в качестве матриц для широкой группы отходов являются материалы на основе магнийкалийфосфатной керамики (МКФ) или его аналога Ceramicrete разработанного в арагонской национальной лаборатории (США). Данный материал обладает возможностью включения актинидов в растворах и рассолах с большим диапазоном рН, по равнению с цементом, устойчив к выщелачиванию и облучению. При этом недостаточно данных о его свойствах по включению и стабильности в нем технеция, одного из наиболее проблемных радионуклидов ввиду его большого периода полураспада (T1/2=213000 лет) и высокой мобильности в окружающей среде в окисленной форме.
Если с точки зрения радиационной устойчивости, выщелачивания актинидов, эволюции химического и минералогического состава МКФ матрицы потенциально пригодны для использованы в пунктах глубинного и поверхностного захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО), то с точки зрения устойчивости к микробным процессам при хранении данные отсутствуют.
Целью диплома было изучение перспектив использования МКФ матриц в пунктах глубинного захоронения радиоактивных отходов (ПГЗРО), оценка потенциальных факторов их стабильности в различных условиях хранения отходов, в том числе с точки зрения выщелачивания семивалентного технеция и микробиологической деструкции.