Modeling the leaching of aluminophosphate glass in the presence of bentonite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents a model of aluminophosphate glass leaching, an analogue of the RW glass matrix, in static mode in the presence of bentonite. Parameterization of the model is based on experimental data. The model takes into account the kinetics of the glass matrix leaching and the transformation of bentonite mineral phases; sorption processes are also taken into account, as well as the inhibition of leaching by the precipitation of secondary mineral phases formed. The model demonstrates a small transformation of clay phases, as well as the formation of secondary phosphate phases and gibbsite upon leaching of glass in the contact zone with bentonite. The simulation was carried out in the PhreeqC software.

Full Text

Restricted Access

About the authors

K. A. Boldyrev

Institute for Safe Development of Nuclear Power Engineering, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kaboldyrev@ibrae.ac.ru
Russian Federation, ul. B. Tul'skaya., 52, Moscow, 115191

References

  1. Abramov, A.A., Dorofeev, A.N. [Current state and prospects of development of the RW managements system in the Russian Federation]. Radioactivnye otkhody, 2017, no. 1, pp. 10–21. (in Russian)
  2. Boldyrev, K.A., Kryuchkov, D.V., Martinov, K.V. et al. [Development of calculation methods for estimating the migration of radionuclides beyond the engineering safety barriers, taking into account their evolution]. Preprint IBRAE-2017–11. Moscow, IBRAE RAN, 2017, 23 p. (in Russian)
  3. Kryuchkov, D.V., Boldyrev, K.A. [Principles ensuring comprehensive accounting of processes associated with engineered safety barriers’ evolution: assessing radionuclide spread beyond site boundaries]. Radioactivnye otkhody, 2019, no. 4 (9), pp. 106–115. https://doi.org/ 10 25283/2587-9707-2019-4-106-115 (in Russian)
  4. Ozhovan, M.I., Poluektov, P.P. [Glasses for immobilization of nuclear waste]. Priroda, 2010, no. 3, pp. 3–11. (in Russian)
  5. Sobolev, D.A. [Calculation of the values of the solubility limits of solid mineral phases of a number of radionuclides for predicting the release of radionuclides from matrices of different compositions]. Proc. the XXI Sci. Workshop of young scientists, IBRAE RAS, 2022, pp. 88–91.
  6. Aagaard, P., Helgeson, H.C. Thermodynamic and kinetic constraints on reaction rates among minerals and aqueous solutions. I. Theoretical considerations. Am. J. Sci. 1982, no. 282, pp. 237–285.
  7. Bacon, D.H., Ojovan, M.I., McGrail, P. et al. Vitrified waste corrosion rates from field experiment and reactive transport modeling. Proc. of ICEM'03: The 9th Int. Conf. on environmental remediation and radioactive waste management, Sept. 21–25, 2003, Examination Schools, Oxford, England. https://doi.org/ 10.1115/ICEM2003–4509
  8. Boldyrev, K.A., Martynov, K.V., Kryuchkov, D.V. et al. Numerical modeling of leaching of aluminophosphate glass in the batch mode in the presence of bentonite. Radiochemistry, 2019, no. 61, pp. 612–618. https://doi.org/10.1134/S1066362219050151.
  9. Bunker, B.C. Molecular mechanisms for corrosion of silica and silicate glasses. Journal of Non-Crystalline Solids, 1994, vol. 179, pp. 300–308.
  10. Donald, I.W., Metcalfe, B.L., Taylor, R.N.J. The immobilization of high level radioactive wastes using ceramics and glasses. Journal of materials science, 1997, vol. 32, no. 22, pp. 5851–5887.
  11. Godon, N., Gin, S., Minet, Y., Grambow, B. et al. Reference report on the state of the art of glass properties and glass alteration during long term storage and under disposal conditions’. Deliverable 1.1.1 of RTD component 1, Part I. NF-PRO project with the European commission (Contract Number: FI6W-CT-2003-02389), 2005.
  12. Long-term performance of permeable reactive barriers. K.E. Roehl, T. Meggyes, F.G. Simon, D.I. Stewart, Eds. Gulf Professional Publishing, 2005, 244 pages.
  13. Marty, N.C.M. et al. A database of dissolution and precipitation rates for clay-rocks minerals. Applied Geochemistry, 2015, vol. 55, pp. 108–118.
  14. Morozov, I. et al. Bentonite–concrete interactions in engineered barrier systems during the isolation of radioactive waste based on the results of short-term laboratory experiments. Applied Sciences, 2022, vol. 12, no. 6, pp. 3074.
  15. Parkhurst, D.L. et al. User's guide to PHREEQC (Version 2): A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations. 1999.
  16. PNNL-13369. Waste form release calculations for the 2001 immobilized low-activity waste performance assessment. 2001.
  17. PNNL-19736. Integrated disposal facility FY2010 glass testing summary report. September 2010.
  18. Poluektov, P.P. et al. Modelling aqueous corrosion of nuclear waste phosphate glass. Journal of Nuclear Materials, 2017, vol. 484, pp. 357–366.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The scheme of formation of an integrated model of the passage of a pollutant through a cascade of evolving security barriers.

Download (154KB)
3. Fig. 2. Accounting for ongoing processes in the model.

Download (582KB)
4. Fig. 3. Results of comparison of model and experimental data on modeling the transformation of bentonite phases of the 10th Khutor deposit under alkaline conditions.

Download (513KB)
5. Fig. 4. Results of comparison of model and experimental data on the leaching of NAP glass. a – for Na and P; b – for Si; c – for Ca, Mg.

Download (288KB)
6. Fig. 5. Results of modeling the phase content during leaching: a— phases of bentonite by weight. %; b— the content of secondary phases in the system.

Download (395KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».