В России для промышленного остекловывания жидких высокоактивных ядерных отходов основное распространение получили керамические плавители прямого электрического (джоулева) нагрева.
Одностадийный процесс реализуется в печи прямого электрического нагрева, осуществляемого за счет прохождения переменного тока между электродами, погруженными в стекло. Плавитель (печь) изготавливают из огнеупорных материалов.
В России реализован процесс остекловывания высокоактивных ядерных отходов с одновременным получением алюмофосфатного стекла: фосфорная кислота (стеклообразователь) подается в плавитель вместе с упаренным раствором высокоактивных ядерных отходов, чем достигается гомогенизация расплава.
Основой плавителя является электропечь, выложенная брусьями из плавленой керамики и размещенная в металлическом водоохлаждаемом
корпусе. Печь имеет три зоны – варочную, переточную и накопительную. В печи каждой зоны вмонтированы на водоохлаждаемых токоподводах стержневые молибденовые электроды.
По мере наработки стекломасса периодически сливается в бидоны (канистры) и далее, после охлаждения и герметизации, бидоны комплектуются в пеналы (по три бидона), которые направляются во временное хранилище. проектная производительность плавителя 450±50 л/ч.
Созданная промышленная одностадийная установка отверждения высокоактивных ядерных отходов вступила в эксплуатацию в 1987 году. За период эксплуатации было переработано более 20000 м3 жидких высокоактивных ядерных отходов с общей активностью более 0,45 гки и было получено более 4000 тонн стекломассы, которой заполнены около 8800 бидонов, поступивших на временное хранение.
В последние десятилетия в России и во Франции активно разрабатывается двухстадийный процесс отверждения жидких радиоактивных отходов, в котором на стадии плавления предусматривается использование индукционного плавителя с «холодным» тиглем (ипхт). Плавка в «холодном» тигле позволяет проводить синтез иммобилизованных форм радиоактивных отходов в интервале температур до 1800 °С с получением материалов самого разнообразного состава – от остеклованных высокоактивных ядерных отходов до различных минералоподобных и кристаллических материалов, включающих высокоактивные ядерные отходы.
Наиболее перспективными материалами для отверждения жидких высокоактивных ядерных отходов, для их последующего хранения и захоронения, представляются различные типы керамики и минералоподобные композиции – аналоги природных минералов, доказавших свою долговременную стабильность (структурную, термическую, радиационную и т.д.).
В последние годы большой интерес вызывает фракционирование отходов – переработка жидких высокоактивных ядерных отходов с разделением отводов на фракции групп радионуклидов, близких по свойствам. в выделенных фракциях радионуклиды концентрируются в относительно небольших объемах, фракции практически не содержат балластных компонентов и могут быть иммобилизованы в индивидуальные, специфичные для данной фракции матрицы.
Достигнутый уровень разработки технологий фракционирования позволяет выделять из смеси жидких высокоактивных ядерных отходов фракции щелочных и щелочноземельных металлов, редкозмельных элементов и актиноидов. конечная цель обращения с фракционированными отходами – включение их в специфические твердые матрицы, пригодные для последующего захоронения в геологических формациях.
Ответить с цитированием
