ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СОРБИРОВАННЫХ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

В статье представлена методика определения термической стабильности системы «ЖРО–сорбент», предназначенная для оценки возможности перевода жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в нетекучее состояние с использованием сорбентов. В качестве объектов исследования использовались природные и синтетические сорбенты различного происхождения (перлит, перлитовый песок М-100, вермикулит, агровермикулит, синтетический полимерный сорбент («Суперабсорбент») и минеральный сорбент разработки Университета им. Шакарима).

Проведены испытания сорбентов на морозостойкость (50 циклов при ±40 °С) и длительную термическую устойчивость (600 ч при +50 °С). Установлено, что перлитовые сорбенты обладают наилучшей совокупностью свойств, сочетая высокую абсорбционную способность и устойчивость к термоциклированию. Минеральный сорбент разработки университета им. Шакарима (сорбент «Ш») продемонстрировал минимальные изменения массы и структуры, однако его сорбционная емкость ниже, чем у перлитов. Вермикулит и агровермикулит показали механическую стабильность при недостаточной удерживающей способности, а «Суперабсорбент» исключен из дальнейшего рассмотрения ввиду деструкции при термическом воздействии.

Полученные результаты подтверждают применимость предложенной методики для прогнозирования поведения систем «ЖРО–сорбент» при температурных воздействиях, характерных для условий хранения. Результаты могут быть использованы для обоснования технологий обращения с ЖРО реакторной установки БН-350.

1. Национальный доклад Республики Казахстан по объединенной конвенции о безопасности обращения с отработавшим топливом и о безопасности обращения с радиоактивными отходами / Астана, 2014. 123 с.

2. Милютин В.В., Некрасова Н.А., Каптаков В.О. СОВРЕМЕННЫЕ СОРБЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ОТ РАДИОНУКЛИДОВ ЦЕЗИЯ И СТРОНЦИЯ // Радиоактивные отходы. 2020. №№ 4 (13). С. 80-89. DOI: 10.25283/2587-9707-2020-4-80-89.

3. Abdel-Karima A.M., Zaki A.A., Elwana W. et al. Experimental and modeling investigations of cesium and strontium adsorption onto clay of radioactive waste disposal // Applied Clay Science. 2016. С. 391-401.

4. Mansy M.S., Hassana R.S., Selima Y.T. et al. Evaluation of synthetic aluminum silicate modified by magnesia for the removal of 137Cs, 60Co and 152+154Eu from low-level radioactive waste. Applied Radiation and Isotopes. 2017. № 130. Р. 198—205.

5. Рябчиков Б.Е. Очистка жидких радиоактивных отходов. М., ДеЛи принт, 2008. 516 с.

6. Технологические и организационные аспекты обращения с радиоактивными отходами // IAEA-TCS-27, Вена, 2005. [Электронный ресурс]. Точка доступа: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TCS-27_R_web.pdf. Дата обращения 15.04.2025.

7. Ноқанова Ә.Д., Букина О.С., Бакланова Ю.Ю., Коянбаев Е.Т., Бакланов В.В. Определение сорбционных характеристик для перевода ЖРО в нетекучее состояние // Вестник НЯЦ РК. – 2026. – № 1. – С. 36–42.

8. Artamonov, Y.; Krivitskiy,P.; Zhamaldinov, F.; Aseyev, V.; Klivenko, A. The Evaluation of the Effectiveness of Adsorbents Based on Acrylamide Hydrogels and Cryogels for Water Purification from Radioactive Contaminants // Gels. 2025. №11(5). С. 311. https://doi.org/10.3390/gels11050311

9. ГОСТ 33622-2015. Уголь активированный. Стандартный метод определения сорбционных характеристик абсорбентов [Текст]. – Введ. 2017–04–– М. : Изд-во стандартов, 2019. – 16 с. : ил. ; 29 см.

10. ГОСТ 33627-2015. Уголь активированный. Стандартный метод определения сорбционных характеристик адсорбентов. [Текст]. – Введ. 2017–04–– М. : Изд-во стандартов, 2019. – 16 с. : ил. ; 29 см.

11. ГОСТ 16189-70. Сорбенты. Метод сокращения и усреднения проб. [Текст]. – Введ. 1971–07–01. – М. : Изд-во стандартов, 1970. – 4 с. : ил. ; 29 см.

12. ГОСТ 16187-70. Сорбенты. Метод определения фракционного состава. [Текст]. – Введ. 1971–07–01. – М. : Изд-во стандартов, 1970. – 6 с. : ил. ; 29 см.

13. ГОСТ 16190-70. Сорбенты. Метод определения насыпной плотности. [Текст]. – Введ. 1971–07–01. – М.: Изд-во стандартов, 1970. – 6 с.: ил.; 29 см.

14. ГОСТ 19609.14-89. Каолин обогащенный. Метод определения влаги. [Текст]. – Введ. 1991–01–01. – М. : Изд-во стандартов, 1970. – 3 с. : ил. ; 29 см.

15. Коровина О.Ю., Лукашенко С.Н., Каширский В.В. К вопросу об эффективности технологии переработки жидких радиоактивных отходов реакторной установки БН-350 // Вестник НЯЦ. 2011. №2. С. 20-27.

16. Зверева И.О., Лукашенко С.Н., Коровина О.Ю., Каширский В.В. Разработка технологии переработки неорганических ЖРО РУ БН-350 // Вестник НЯЦ. 2011. №3. С. 111-115.

17. Комиссаренков А. А., Федорова О. В. Сорбционные технологии. Определение свойств сорбентов: учебнометодическое пособие для выполнения курсовой работы / СПбГТУРП. – СПб., 2015. – 44 с.

18. Сютова Е.А., Джигола Л.А. Исследование кинетических закономерностей твердофазного концентрирования ионов кальция природными сорбентами // Сорбционные и хроматогра-фические процессы. 2020. Т. 20. № 1. С. 64-78.

19. СТ РК 3723-2021 Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования. [Текст]. – Введ. 2022–07–01. – Нур-Султан. : Госстандарт, 2021. – 16 с.; 29 см.

20. СТ РК 3722-2021. Отходы радиоактивные битумированные. Общие технические требования. [Текст]. – Введ. 2022–07–01. – Нур-Султан. : Госстандарт, 2021. – 16 с.; 29 см.

21. ГОСТ 10832-2009. Песок и щебень перлитовые вспученные. Технические условия. [Текст]. – Введ. 2011–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2011. – 22 с.: ил.; 29 см.

22. Поправочный коэффициент при определении активности Cs-137 в мерных колбах с сорбентом. [Текст] Расчет.; рук. Повов Ю.А. – Курчатов, 2024. – 15 с. – Исполн.: Попов Ю.А.: с. 15. Инв. №13-240-03/179 от 12.02.24.

23. Брискман Б.А., Генералов В.В., Крамер-Агеев Е.А., Трошин В.С. Внутриреакторная дозиметрия. Практическое руководство. . М.: Энергоиздат, 1985. 200 с.