Полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в ядерной технике, а именно для кондиционирования радиоактивных отходов с высоким флюенсом наведенной активности. Композиция включает, мас.ч.: эпоксидную диановую смолу 100, фурфурол 70-100 полиэтиленполиамин 15-40, сланцевое масло 50-120 и наполнитель 0-380. Радиационный химический выход в интервале поглощенных доз 500-4000 Мрад почти в 2 раза меньше, чем у известной композиции, скорость выщелачивания радиоактивного цезия увеличивается почти в 1000 раз. 3 табл.

Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в ядерной технике, а именно для кондиционирования радиоактивных отходов с высоким флюенсом наведенной активности.

Известна полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов (Н.А. Мещанский "Химически стойкие мастики, замазки и бетоны на основе термореактивных смол", Москва, 1968 г., с.26), которая содержит (мас. ч.): Полиэфирная смола марки ПН-1 - 100 Нафтенат кобальта - 5-8 Гипериз - 2-4 Недостатком известной полимерной композиции является ограниченная область ее применения, а именно только в качестве матрицы для низкоактивных отходов. Известную композицию нельзя использовать для герметизации средне- и высокорадиоактивных отходов из-за ее недостаточной стойкости к излучению.

Известна полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов (а. с. СССР N 798071, МПК C 09 B 25/02, 1978 г.), которая содержит (мас. ч.): Эпоксидная диановая смола - 100-120 Отвердитель аминного типа - 8-40 Минеральный наполнитель - 40-200 Модификатор фракции сланцевой смолы с температурой кипения 300-400^oC - 40-100 Недостатком известной полимерной композиции является невозможность ее использования для герметизации средне- и высокорадиоактивных отходов, поскольку при наборе дозы свыше 2000 Мрад при одновременном воздействии воды с температурой 50±10^oC набухание композиции возрастает до 6%, что приводит к изменению ее формостабильности и, следовательно, к разгерметизации.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности существенных признаков является полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов (патент РФ N 1126588, МПК C 09 K 3/10, 1982 г.), которая содержит (мас. ч.):
Эпоксидная диановая смола - 100
Отвердитель аминного типа (полиэтиленполиамин) - 8-40
Минеральный наполнитель - 100-480
Сланцевый модификатор (сланцевый дистиллят полукоксования фракции с температурой кипения 300-400^oC) - 40-100
Фурфурол - 120-200
Сланцевый модификатор имеет следующие показатели:
1. Плотность при 20^oC - 1,02
2. Вязкость при 50^oC, сСт - 36
3. Фракционный состав, об.%:
до 200^oC выкипает - не более 3
до 360^oC выкипает - не более 50
4. Содержание воды, %, - не более 1
5. Содержание технических примесей, %, - не более 0,5
Недостатком известной композиции является повышенное радиационное газовыделение, а также невозможность использовать ее для кондиционирования радиоактивных отходов при флюенсе наведенной активности свыше 4000 Мрад из-за снижения прочностных свойств и нарушения герметичности, что приводит к резкому увеличению скорости выщелачивания радиоактивного цезия.

Задачей настоящего изобретения является создание полимерной композиции, которая позволит надежно изолировать средне- и высокорадиоактивные отходы от окружающей среды за счет сохранения высокой водостойкости композиции при одновременном воздействии радиации и уменьшения радиационного газовыделения и скорости выщелачивания цезия - 137.

Данная техническая задача решается тем, что полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов, содержащая эпоксидную диановую смолу, фурфурол, полиэтиленполиамин и сланцевый модификатор, в качестве последнего включает сланцевое масло при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная диановая смола - 100
Фурфурол - 70-100
Полиэтиленполиамин - 15-40
Сланцевое масло - 50-120
Наполнитель - 0-380
В качестве сланцевого масла используют смоляные продукты переработки горючих сланцев Ленинградской области, выпускаемые ООО "Завод "Сланцы" - сланцевое масло (C-1, C-2, C-З) по ТУ 38.109-80 (см. табл. 1).

По сравнению со сланцевым дистиллятом полукоксования, применяемым в известной полимерной композиции (патент РФ N 1126588), используемое в заявленной полимерной композиции сланцевое масло при прочих практически одинаковых показателях имеет примерно в 1,6-1,7 раза меньшую вязкость при 20^oC (для сланцевого дистиллята - 33-34 с). Также сланцевое масло характеризуется примерно в 1,5 раза большим содержанием 5-метилрезорцина по сравнению со сланцевым дистиллятом (5-6%). Кроме того, использование сланцевого масла вместо сланцевого дистиллята позволило уменьшить содержание фурфурола и полиэтиленполиамина.

Полимерная композиция может использоваться как в виде связующего для иммобилизации твердых порошкообразных радиоактивных отходов (радиоактивные соли, золы, ионообменные смолы и др.), так и с включением различных наполнителей для герметизации радиоактивного оборудования, графитовых блоков и тепловыделяющих сборок. В качестве наполнителей могут быть использованы маршалит, цемент, сланцевая зола, кероген, порошкообразный графит, а также их смеси.

Примеры композиции (составы N 1-3) представлены в табл.2.

Составы приготовляют следующим образом.

Фурфурол, сланцевое масло и эпоксидную смолу в заданных количествах тщательно перемешивают до получения гомогенной массы. Затем при непрерывном перемешивании вводят полиэтиленполиамин и добавляют при необходимости наполнитель. Время приготовления композиции - 10-15 мин.

Основные свойства композиций приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, предлагаемая композиция имеет преимущество перед известной. Так, радиационно-химический выход в интервале поглощенных доз 500-4000 Мрад почти в 2 раза меньше, а при дальнейшем облучении до 6000 Мрад отличается более чем в100 раз. Прочность известной композиции при дозах свыше 4000 Мрад резко падает вследствие деструкции и достигает значения 30 МПа при дозе 6000 Мрад, при этом скорость выщелачивания радиоактивного цезия увеличивается почти в 1000 раз.

Формула изобретения

Полимерная композиция для кондиционирования радиоактивных отходов, содержащая эпоксидную диановую смолу, фурфурол, полиэтиленполиамин, сланцевый модификатор и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве сланцевого модификатора она содержит сланцевое масло при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная диановая смола - 100
Фурфурол - 70 - 100
Полиэтиленполиамин - 15 - 40
Сланцевое масло - 50 - 120
Наполнитель - 0 - 380

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3