Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в ядерной технике, а именно для фиксации радионуклидов, в том числе 133Ва, 134Eu и 36Cl, с целью недопущения их выхода в окружающую среду с последующим ее заражением.
Композиции указанного назначения используются в качестве матрицы для включения в нее твердых радиоактивных отходов с последующим отверждением последней. При этом полимерные композиции должны обладать высокой стойкостью к выщелачиванию радионуклидов и высокой стойкостью к ионизирующему излучению.
Кроме того, они должны обладать высокой стойкостью к ударным и тепловым нагрузкам и другими свойствами, обеспечивающими надежный на протяжении длительного времени экологический барьер, препятствующий заражению окружающей среды.
Известна полимерная композиция (а.с. СССР №363727, МПК C08G 45/06, 1973 г.), содержащая в мас.ч.:
|
Основными недостатками представленного аналога являются: низкая радиационная стойкость, пористость в отвержденном состоянии, приводящая к высокой скорости выщелачивания радионуклидов, а также низкая стойкость к ударным нагрузкам.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к изобретению является полимерная композиция для фиксации радионуклидов (патент РФ №2167174, МПК C08L 63/02, 2001 г.), содержащая эпоксидную диановую смолу, фурановый разбавитель, азотсодержащий отвердитель, при необходимости наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
|
Недостатки прототипа заключаются в следующем.
Известная композиция обладает невысокой стойкостью к выщелачиванию таких радионуклидов, как 133Ва, 134Eu и 36Cl, низкой степенью радиохимического выхода при 104 Мрад, а также низкой стойкостью к ударным и изгибающим нагрузкам.
Задачей изобретения является создание полимерной композиции для фиксации радионуклидов, в том числе 133Ва, 134Eu и 36Cl, обладающей высокой стойкостью к их выщелачиванию, а также радиационной стойкостью и стойкостью к ударным и изгибающим нагрузкам.
Указанная задача решается тем, что полимерная композиция для фиксации радионуклидов, в том числе 133Ва, 134Eu и 36Cl, содержащая эпоксидную диановую смолу, фурановый разбавитель, азотсодержащий отвердитель и при необходимости наполнитель, дополнительно содержит фосфорнокислый алюминий и ортофосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
|
В качестве эпоксидной диановой смолы используют ЭД-20 или ЭД -22 (ГОСТ 10587-84). В качестве фуранового разбавителя могут быть использованы: фурфурол, фурфуроловый спирт, мономер ФАМ (продукт реакции конденсации фурфурола и ацетона при молярном соотношении 1,5:1; плотность, г/см3 - 1,137, вязкость, с - 24, рН 4,65; ТУ 5902.039.07-79), фурановый мономер-разбавитель 4ФА (молярное соотношение фурфурола и ацетона 4:1), мономер ФА (молярное соотношение фурфурола и ацетона 1:1). В качестве отвердителя могут быть использованы полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, низкомолекулярная смола Л-20 (полиамидная смола) как отдельно, так и их смеси.
В качестве наполнителя используют минеральные соединения, такие как бентонит, цемент, углерод, шунгит, маршалит, окись титана и др., а также порошки металлов (бронза, медь, вольфрам, сталь и др.), а также активированные окислы алюминия, кремния и др.
Целевыми добавками могут быть соединения бора, кадмия и другие соединения.
В таблице №1 представлены примеры композиции (составы 1-4), а в таблице №2 приведены основные свойства предлагаемой композиции и известной полимерной композиции, принятой за прототип (патент РФ №2167174).
Составы приготавливают следующим образом.
В смеситель с включенной мешалкой последовательно подается фурановый разбавитель, далее медленно подается эпоксидная диановая смола. Время смешения компонентов составляет 4-5 минут. Затем подается наполнитель. Смешение осуществляют в течение 2-3 мин. При этом мешалка работает непрерывно. Затем подается фосфорнокислый алюминий с ортофосфорной кислотой. Время смешения составляет 2-3 мин. В последнюю очередь очень медленно в смеситель загружается азотсодержащий отвердитель. Общее время смешения составляет 12-13 мин. Число оборотов мешалки 60-90 об/мин.
По сравнению с известной полимерной композицией (патент РФ №2167174) предлагаемая композиция имеет значительные преимущества. Так, стойкость к ударным нагрузкам предлагаемой композиции в 2,5-3,0 раза превышают эти показатели, чем у прототипа, что очень важно при транспортировке объектов и их помещении в шахты кратковременного хранения или длительного контролируемого захоронения.
Скорость выщелачивания радионуклидов при повышенных температурах предлагаемой композиции значительно меньше, чем у прототипа.
Кроме того, предлагаемая композиция обладает высокой адгезией к бетону (отрыв по бетону) и металлам, а также пожаростойкостью, превышающей таковую у прототипа.
|
|