1.2 Эпоксидные компаунды

Эпоксидные компаунды могут рассматриваться как перспективные материалы при обращении с отходами, так как они обладают высо­кой радиационной стойкостью, обусловленной содержанием в их составе аромати­ческих групп. Отвердители, применяемые для эпоксидных компаундов, характеризуются кри­сталлическим и жидким агрегатным состоянием и радиационной стойкостью. Та­кие отвердители, как полиэтиленполиамин и полиамиды, используются, например, в консерванте F и компаунде «Атомик». Компаунды, содержащие эти отвердители, удобны в эксплуата­ции, так как не требуют дополнительного нагрева. Однако, относительно невысокая температура стеклования (~60 °С) вызывает трудности их использования для кон­сервации твердых отходов, радиационный разогрев которых превышает 60 °С. В случае превышения температуры радиационного разогрева 80 °С предложено ис­пользовать компаунды горячего отверждения, в качестве отвердителей — метафенилендиамин (кристаллическое вещество с температурой плавления 63 °С) и фталиевый ангидрид (кристаллическое вещество с температурой плавления 130 °С). Отходы отверждают при температуре не ниже температуры плавления отвердителя. Тогда компаунд находится в низковязком состоянии и при консервации твер­дых отходов проникает в микрополости, образуя надежную матрицу. Отвержденные эпоксидные компаунды в стеклообразном состоянии, как пока­зали эксперименты, имеют высокую прочность при сжатии (500—700 кг/см²) и ад­гезионную прочность 100 кг/см². Исследования радиационной стойкости, например, компаунда «Атомик» показали, что до дозы γ-облучения 10 000 Мрад его прочность оставалась неизменной, но с дозой облучения увеличивался модуль упругости и уменьшалась деформация разрушения. Выщелачивания Cs из закон­сервированных компаундом «Атомик» образцов реакторного графита, содержащих радионуклиды, за 2 года испытаний не обнаружено. [8]

1.3 Цементирование и битумирование

Цементированием называют процесс кондиционирования жидких или твердых радиоактивных отходов путем смешения их с цементом или цементным раствором и последующим затвердеванием полученной массы.

Цементы были с успехом использованы в США и Европе для иммобилизации низко- и среднеактивных отходов, однако захоронение высокоактивных отходов, включённых в цементные блоки, не проводилось.. Скорость выщелачивания элементов ВАО из цемента составила

7·10^-4 г/см²сут, что значительно больше значения, полученного для остеклованных отходов в этих условиях. Механические и физико-химические свойства цементной матрицы могут быть улучшены путём введения в её состав гранул полиэтилена. Модифицированные полимером цементы обладают повышенной удерживающей способностью по отношению к щелочным и щелочноземельным металлам (например Cs и Sr), однако их преимущества при иммобилизации α-активных нуклидов несущественны.

Хотя сами фазы цементной матрицы, включающие радионуклиды, довольно устойчивы (например, циркон, апатит), на сегодняшний день цемент не рассматривается в качестве матрицы, подходящей для иммобилизации ВАО, в связи с большой водопроницаемостью и, следовательно, относительно низкой устойчивостью к выщелачиванию. Эти два процесса отверждения радиоактивных можно объединить к одной категории методов переработки радиоактивных отходов, т.к. принципиально различаются они только разным связующем радиоактивные отходы веществом.