ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРЛИТА В КАЧЕСТВЕ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ СОЛЕСОДЕРЖАЩИХ ЖРО

В данной работе представлено комплексное исследование получения твердых форм жидких радиоактивных отходов методом селективной сорбции с использованием перлита в качестве сорбента. Технологический процесс включает пропитку перлита модельным солесодержащим ЖРО, сушку для удаления избыточной влаги, прессование с формированием образцов и их последующее спекание в муфельной печи. Спекание проводилось в диапазоне температур 300–500 ºС при выдержке 60 минут. Микроструктурный анализ с применением оптической и сканирующей электронной микроскопии показал переход от высокопористой структуры к более плотной и связанной микроструктуре по мере повышения температуры спекания. С ростом температуры до 400 ºС явно проявляется уплотнение материала, но при более высоких температурах наблюдается незначительное снижение плотности. Микротвердость образцов возрастает во всем исследованном температурном диапазоне, что свидетельствует об усилении межчастичных связей и согласуется с данными микроструктурного анализа. Полученные результаты подтверждают важную роль температуры спекания в формировании структуры и механических свойств твердых форм на основе перлита и демонстрируют перспективность предлагаемого подхода для иммобилизации солесодержащих жидких радиоактивных отходов.

1. Rakhimova N. Recent advances in alternative cementitious materials for nuclear waste immobilization: A review // . Sustainability. 2023. Vol. 15. 689. DOI: https://doi.org/10.3390/su15010689.

2. Abdel Rahman R.O., Saleh H.M. Introductory chapter: Safety aspects in nuclear engineering // Principles and applications in nuclear engineering: Radiation effects, thermal hydraulics, radionuclide migration in the environment / eds. R.O. Abdel Rahman, H.M. Saleh. London: IntechOpen, 2018. DOI: https://doi.org/10.5772/intechopen.76818.

3. Abdel Rahman R.O., Kozak M.W., Hung Y.-T. Radioactive pollution and control // Handbook of environment and waste management / eds. Y.-T. Hung, L.K. Wang, N.K. Shammas. Singapore: World Scientific Publishing Co, 2014. P. 949–1027. DOI: https://doi.org/10.1142/9789814449175_0016.

4. Abdel Rahman R.O., Rakhimov R.Z., Rakhimova N.R., Ojovan M.I. Cementitious materials for nuclear waste immobilization. New York: Wiley, 2014. 9781118512005. Available at: http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1118512006,subjectCd-CH50.html.

5. Organ N., Wells D., Michelbacher J., Wells P.B. International collaboration with the shutdown of the BN-350 Reactor // Proceedings of the Decommissioning, Decontamination, and Reutilization Topical Meeting. Idaho Falls, ID, USA, 29 August–2 September 2010. P. 268–271.

6. Mukhamedov N., Toleubekov K., Vityuk G., Bekmuldin M., Dolzhikov S. Decommissioning of the BN-350 fast neutron reactor: History review and current status // Energies. 2025. Vol. 18. 3486. DOI: https://doi.org/10.3390/en18133486.

7. Savkin A.E., Slastennikov Y.T., Sinyakin O.G. et al. Feasibility of processing of accumulated liquid radioactive waste from BN-350 reactor // Radiochemistry. 2001. Vol. 43. P. 311–314. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1012877028805.

8. Charnyi D., Zabulonov Y., Lukianova V. et al. Adaptation of conventional water treatment technologies for organic component removal from liquid radioactive waste: Sorption and coagulation mechanisms // Scientific Reports. 2026. Vol. 16. 2626. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-36799-2.

9. Sharygin L.M., Muromskii A.Y., Moiseev V.E. et al. Sorption purification of liquid radioactive wastes from nuclear power plants // Atomic Energy. 1997. Vol. 83. P. 493–499. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02418974.

10. Anthony R.G., Dosch R.G., Gu D., Philip C.V. Use of silicotitanates for removing cesium and strontium from defense waste // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1994. DOI: https://doi.org/10.1021/ie00035a020.

11. Voronina A.V., Noskova A.Yu., Semenishchev V.S., Gupta D.K. Decontamination of seawater from 137Cs and 90Sr radionuclides using inorganic sorbents // Journal of Environmental Radioactivity. 2020. Vol. 217. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106210.

12. Rahman R.O.A., Ibrahium H.A., Hung Y.-T. Liquid radioactive wastes treatment: A review // Water. 2011. Vol. 3. P. 551–565. DOI: https://doi.org/10.3390/w3020551.

13. El-Kamash A.M. Evaluation of zeolite A for the sorptive removal of Cs+ and Sr2+ ions from aqueous solutions using batch and fixed bed column operations // Journal of Hazardous Materials. 2008. Vol. 151, Issues 2–3. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.06.009.

14. Khoshraftar Z., Masoumi H., Ghaemi A. On the performance of perlite as a mineral adsorbent for heavy metals ions and dye removal from industrial wastewater: A review of the state of the art // Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 2023. Vol. 8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100385.

15. Vijayaraghavan K., Raja F.D. Experimental characterisation and evaluation of perlite as a sorbent for heavy metal ions in single and quaternary solutions // Journal of Water Process Engineering. 2014. Vol. 4. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2014.10.001.

16. Union Perlite LLP. Company profile. URL: https://perlite.all.biz/contacts (accessed: н.д.).

17. Klein M., Weyers C., Goossens W.R.A. // Proceedings of the 18th DOE Nuclear Airborne Waste Management and Air Cleaning Conference. Baltimore, Maryland, Aug. 12–16, 1984. CONF-840806. 1985. Vol. 1. P. 702–731.

18. Sanderson J. Reflected-light microscopy // Essentials of Light Microscopy. Oxford, 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/9780191915901.003.0005.

19. Lopez Hernandez C. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. DOI: https://doi.org/10.1007/978-14615-0215-9.

20. ASTM C1327. Standard test method for Vickers indentation hardness of advanced ceramics. West Conshohocken, PA: ASTM International. URL: https://www.astm.org/c1327 (accessed: н.д.).

21. Bronshtein I.N., Semendyayev K.A. Handbook of Mathematics. Berlin: Springer, 2007.

22. Taylor J.R. An introduction to error analysis: The study of uncertainties in physical measurements. 2nd ed. Sausalito, CA, USA: University Science Books, 1997.

23. Bevington P.R., Robinson D.K. Data reduction and error analysis for the physical sciences. 3rd ed. New York, NY, USA: McGraw-Hill, 2003.