Устойчивость боросиликатного стекла с имитаторами радионуклидов в воде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Скорости выщелачивания элементов из B-Si стекла с имитаторами радионуклидов при 90°С через 14 суток снижаются на 1-2 порядка из-за образования на его поверхности гелевого слоя. Устойчивость стекла в воде после ее контакта с бентонитом ниже, чем в дистиллированной воде. Изменение стекла определяют: диффузия воды, обмен щелочных металлов и протонов, гидролиз и разрыв связей атомов сетки стекла, появление геля, насыщение раствора кремнеземом и глиноземом, осаждение вторичных фаз. Имитаторы радионуклидов в основном остаются в гелевом слое, а В, щелочные металлы, U и Mo в высших степенях окисления накапливаются в растворе. Заметная доля имитаторов радионуклидов в продуктах выщелачивания стекла находится в составе коллоидов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. И. Мальковский

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: malkovsky@inbox.ru
Россия, Старомонетный пер., 35, Москва, 119017

С. В. Юдинцев

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук

Email: yudintsevsv@gmail.com
Россия, Старомонетный пер., 35, Москва, 119017

М. С. Никольский

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук

Email: mnickolsky@gmail.com
Россия, Старомонетный пер., 35, Москва, 119017

О. И. Стефановская

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: olga-stef@yandex.ru
Россия, Ленинский пр., 31, к. 4, Москва, 119071

Список литературы

  1. Алой А.С., Трофименко А.В., Кольцова Т.И., Никандрова М.В. Физико-химические характеристики остеклованных модельных ВАО ОДЦ ГХК // Радиоактивные отходы. 2018. № 4(5). С. 67–75.
  2. Болдырев К.А., Мартынов К.В., Крючков Д.В. и др. Численное моделирование выщелачивания алюмофосфатного стекла в статическом режиме в присутствии бентонита // Радиохимия. 2019. T. 61. № 5. С. 427–432.
  3. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел / Пер. с англ. М.: Наука, 1964. 487 с.
  4. Лаверов Н.П., Величкин В.И., Омельяненко Б.И., Юдинцев С.В. и др. Изоляция отработавших ядерных материалов: геолого-геохимические основы. М: ИФЗ РАН, 2008. 280 с.
  5. Мальковский В.И. Перенос техногенных радионуклидов в земной коре. М.: ООО “Сам Полиграфист”, 2020. 190 с.
  6. Мартынов К.В., Андрющенко Н.Д., Некрасов А.Н., Захарова Е.В. Синтез и выщелачивание боро-содержащих стекол для РАО в условиях глубинного захоронения // Радиоактивные отходы. 2023. № 3 (24). С. 44–64.
  7. Мартынов К.В., Захарова Е.В. Взаимодействие подземной воды с барьерным бентонитом и фосфатным стеклом, содержащим имитаторы РАО // Вопросы радиационной безопасности. 2019. №3. C. 23–39.
  8. Ремизов М.Б., Козлов П.В., Логунов М.В. и др. Концептуальные и технические решения по созданию на ПО “Маяк” установок остекловывания текущих и накопленных жидких ВАО // Вопросы радиационной безопасности. 2014. № 3. С. 17–25.
  9. Толчев А.В., Казанцева Е.Л., Куликов М.А. Динамика взаимодействия “твердое тело – жидкость” при термообработке гидроксида алюминия в дистиллированной воде // Вестник ЮУрГУ. 2012. № 36. С. 29–32.
  10. Alonso U., Missana T., Fernández A.M., García-Gutiérrez M. Erosion behaviour of raw bentonites under compacted and confined conditions: Relevance of smectite content and clay/water interactions // Applied Geochemistry. 2018. V. 94. P. 11–20.
  11. Backhouse D.J., Fisher A.J., Neeway J.J. et al. Corrosion of the International Simple Glass under acidic to hyperalkaline conditions // Materials Degradation. 2018. V. 2. 29.
  12. Birgersson M., Hedström M., Karnland O., Sjöland A. Bentonite buffer: macroscopic performance from nanoscale properties // In Apted M J, Ahm J (eds). Geological repository systems for safe disposal of spent nuclear fuels and radioactive waste. 2nd ed.: Woodhead Publishing. 2017. P. 319–364.
  13. Cassingham N., Corkhill C.L., Backhouse D.J. et al. The initial dissolution rates of simulated UK Magnox – ThORP blend nuclear waste glass as a function of pH, temperature and waste loading // Mineralogical Magazine. 2015. V. 79(6). P. 1529–1542.
  14. Damodaran K., Gin S., Narayanasamy S., Delaye J.-M. On the effect of Al on alumino-borosilicate glass chemical durability // npj Materials Degradation. 2023. V. 7: 46.
  15. Debure M., De Windt L., Frugier P., Gin S. Mechanisms involved in the increase of borosilicate glass alteration by interaction with the Callovian-Oxfordian clayey fraction // Applied Geochemistry. 2018. V. 98. P. 206–220.
  16. Deissmann G., Haneke K., Filby A., Wiegers R. Dissolution behaviour of HLW glasses under OPERA repository conditions. OPERA-PU-IBR511A. Vlissingen, NL: Opera, 2016. 76 p.
  17. Fisher A.J., Imran M.N.B., Mann C., Gausse C. et al. The dissolution of UK simulant vitrified high level waste in groundwater solutions // J. of Nuclear Materials. 2020. V. 538: 152245.
  18. Frolova A.V., Danilov S.S., Vinokurov S.E. Corrosion behavior of some glasses immobilized with REE in simulated mineral solutions // Ceramics Intern. 2022. V. 48. P. 19644–19654.
  19. Gin S., Abdelouas A., Criscenti L.J., Ebert W.L. et al. An international initiative on long-term behavior of high-level nuclear waste glass // Materials Today. 2013. V. 16. N 6. P. 243–248.
  20. Gin S., Delaye J.-M., Angeli F., Schuller S. Aqueous alteration of silicate glass: state of knowledge and perspectives // npj Materials Degradation. 2021. V. 5: 42.
  21. Gin S., Jollivet P., Fournier M., Angeli F., Frugier P. Origin and consequences of silicate glass passivation by surface layers // Nature Communications. 2015. V. 6: 6360.
  22. Grambow B., Müller R. First-order dissolution rate law and the role of surface layers in glass performance assessment // J. of Nuclear Materials. 2001. V. 298. P. 112–124.
  23. Harrison M.T. The effect of composition on short- and long-term durability of UK HLW glass // Procedia Materials Science. 2014. V. 7. P. 186–192.
  24. Honeyman B.D. Colloidal culprits in contamination // Nature. 1999. V. 397. P. 23–24.
  25. Jantzen C.M., Kaplan D.I., Bibler N.E., Peeler D.K., Plodinec M.J. Performance of a buried radioactive high level waste (HLW) glass after 24 years // J. of Nuclear Materials. 2008. V. 378. P. 244–256.
  26. Jantzen C.M., Trivelpiece C.L., Crawford C.L. et al. Accelerated leach testing of glass (ALTGLASS): I. Informatics approach to high level waste glass gel formation and aging // Int. J. Appl. Glass. Sci. 2017. V. 8. P. 69–83.
  27. Johnson L., King F. The effect of the evolution of the environmental conditions on the corrosion evolutionary path in a repository for spent fuel and high-level waste in Opalinus Clay // J. of Nuclear Materials. 2008. V. 379. P. 9–15.
  28. Jollivet P., Frugier P., Parisot G., Mestre J.P. et al. Effect of clayey groundwater on the dissolution rate of the simulated nuclear waste glass SON68 // J. of Nuclear Materials. 2012. V. 420. P. 508–518.
  29. Libourel G., Verney-Carron A., Morlok A., Gin S. et al. The use of natural and archeological analogues for understanding the long-term behavior of nuclear glasses // C. R. Geoscience. 2011. V. 343. P. 237–245.
  30. Net Zero Roadmap. A global pathway to keep the 1.5C goal in reach. 2023 Update. Paris: International Energy Agency, 2023. 224 p.
  31. Ojovan M., Lee W.E. Glassy waste forms for nuclear waste immobilization // Metallurgical and Materials Transactions A. 2011. V. 42A. P. 837–851.
  32. Poluektov P.P., Schmidt O.V., Kascheev V.A., Ojovan M.I. Modelling aqueous corrosion of nuclear waste phosphate glass // J. of Nuclear Materials. 2017. V. 484. P. 357–366.
  33. Status and trends in spent fuel and radioactive waste management. Vienna: IAEA, 2022. 88 p.
  34. Thorpe C.L., Neeway J.J., Pearce C.I., Hand R.J. et al. Forty years of durability assessment of nuclear waste glass by standard methods // npj Materials Degradation. 2021. V. 5: 61.
  35. Zubekhina B., Burakov B., Shiryaev A., Liu X., Petrov Y. Long-term chemical alteration of 238Pu-doped borosilicate glass in a simulated geological environment with bentonite buffer // Sustainability. 2023. V. 15: 6306.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. СЭМ-изображение стекла до (а − показаны площадки ЭДС анализа) и после (б, в) его контакта с дистиллированной (б) и бентонитовой (в) водой при 90°С в течение 14 сут.

Скачать (176KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Скорости выщелачивания элементов обычной (а, б) и бентонитовой (в, г) водой.

Скачать (315KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость коллоидной доли содержаний элементов в растворе от времени опыта. Сплошные линии – опыты с дистиллированной водой, пунктирные – с бентонитовой водой.

Скачать (111KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».