Отечественные ученые разработали экономичный метод отверждения жидких радиоактивных отходов с высоким содержанием цезия и стронция. Эти отходы утилизируют в щелочной среде при относительно низкой температуре с использованием алюмосиликатных микросфер, которые выделены из летучих зол от сжигания угля. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Nuclear Materials.
При работе предприятий по переработке отработанного ядерного топлива и при выводе из эксплуатации ядерных реакторов на быстрых нейтронах образуется много щелочных радиоактивных отходов, которые содержат радионуклиды цезия и стронция. При существующих технологиях перед тем, как отвердить отходы, их активность предварительно снижают, выборочно извлекая радионуклиды. Из-за этого появляются вторичные радиоактивные отходы. Такая многостадийная переработка требует много ресурсов и не всегда эффективна.
Красноярские химики предложили новый подход, который позволяет за одну стадию перевести содержащиеся в отходах радионуклиды цезия и стронция в нерастворимую минералоподобную форму и одновременно снизить их концентрацию в растворе. Щелочные растворы обрабатывают при температуре не выше 150 °С в присутствии полых алюмосиликатных микросфер. Их получают из обычной летучей золы, которая образуется при сжигании угля. В состав микросфер входят алюминий, кремний, примеси других металлов, которые при определенных условиях способны вступать в химические реакции с цезием и стронцием.
«В результате гидротермальной обработки в закрытом объеме при взаимодействии алюмосиликатного стекла микросфер с растворенными цезием и стронцием образуются кристаллические микросферы. В них цезий включается в состав минералов поллуцит и анальцим, а стронций – в силикат стронция. При этом степень извлечения радиоактивных элементов из щелочных растворов достигает 90-99%», – объясняет один из авторов работы, научный сотрудник Красноярского научного центра СО РАН Татьяна Верещагина.
Технологию можно будет использовать для переработки низкоактивных щелочных отходов и растворов цезия или стронция высокой активности.
