Ceramika fosforanowa w immobilizacji odpadów radioaktywnych - przegląd literaturowy

• Autorzy: Stoch P. , Ciecińska M.

Warianty tytułu

EN

Phosphate ceramics for radioactive waste immobilization - a review

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przemysł jądrowy generuje pewne ilości odpadów zanieczyszczonych pierwiastkami promieniotwórczymi. Wymagają one unieszkodliwiania przez immobilizację zawartych w nich pierwiastków radioaktywnych i toksycznych, co pozwala następnie na ich bezpieczne składowanie w składowiskach podziemnych. Obecnie immobilizację pierwiastków niebezpiecznych dokonuje się przez ich zamykanie w strukturze materiałów odpornych na czynniki zewnętrzne, którymi zwykle są materiały ceramiczne. Do zabezpieczania odpadów radioaktywnych, w Unii Europejskiej i na świecie, stosowane są szkła borokrzemianowe z układu SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O, które nadają się w bardzo ograniczonym zakresie do immobilizacji, często występujących w odpadach, soli (chlorki, siarczany) oraz pierwiastków metalicznych. Pojawił się ostatnio światowy trend, aby odpady takie zamykać w strukturze szkieł fosforanowych opartych na fosforanach żelaza i glinu, jako składnikach więźbotwórczych, i alkaliach, jako modyfikatorach więźby, z układów P2O5-FeO(Fe2O3)-Al2O3-R2O. Powstały również metody wprowadzania pierwiastków radioaktywnych do struktury krystalicznej substancji mineralnych drogą spiekania ich z odpadami. Pojawiła się również koncepcja zamykania odpadów w materiałach szkło-ceramicznych, w których składniki trudno rozpuszczalne w szkle zamykane są w fazie krystalicznej, a ta z kolei umieszczana jest w szklistej matrycy. Procesy te bywają określane ogólnie jako ceramizacja odpadów radioaktywnych. W pracy dokonano przeglądu stosowanych na świecie metod immobilizacji odpadów radioaktywnych przy wykorzystaniu ceramiki fosforanowej.

EN

Nuclear industry creates same quantities of wastes polluted with radionuclids. The wastes require to be neutralized by immobilization of the included radio and toxic elements, which allows to deposit them safely in geological repositories. Nowadays harmful elements are secured by closing them in ceramic structures that are proof for external factors. To immobilize nuclear waste in the UE and in the world, borosilicate glasses of SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O type are used. They can be used only in a limited way to immobilize wastes containing salts (e.g., chlorides, sulphates) and metallic elements. Such the wastes are trendy closed in a phosphate glass structure which is build of iron and alumina phosphates as network formers and alkalis as network modifiers. There were also investigated the methods of incorporation of radioactive elements into the crystal structure of minerals by sintering. An idea also appeared to immobilize nuclear wastes in glass-ceramic materials in that the elements of limited solubility in glass are closed in crystal phases that are placed in a glassy matrix. All of those processes are often called as the ceramization of radioactive wastes. In the work, a review of worldwide used methods of radioactive waste immobilization with phosphate ceramics is done.

Słowa kluczowe

PL

odpady radioaktywne; ceramizacja; szkło-ceramika; szkło; immobilizacja odpadów

EN

radioactive waste; ceramization; glass-ceramics; glass; waste immobilization

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 64, nr 4
• Strony: 438--442
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab.

Twórcy

autor

Stoch P.

autor

Ciecińska M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Donald I.W.:, Waste Immobilization in Glass and Ceramic Based Hosts. Radioactive, Toxic and Hazardous Waste, A John Wiley & Sons, Ltd., Chchister, UK, 2010.
• [2] Ojovan M.I., Lee W.E.: An Introduction to Nuclear Waste Immobilization, Elsevier, Oxford, UK, 2005.
• [3] Horie K., Hidaka H., Gauthier-Lafaye F.: Geochim. Cosmochim. Acta, 68, (2004), 633-640.
• [4] Donald I.W.: Glass Technol: Eur. J. Glass Sci. Technol. A, 48, (2007), 155-163.
• [5] Marra J.C., Fox K.M., Peeler D., Edwards T.B., Youchak A.L., Gillam J.H., Vienna J.D., Stefanovsky S.V., Aloy A.S.: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 1107, (2008), 231-238.
• [6] Stoch P., Stoch A.: Materiały Ceramiczne, 59, (2007), 95-101.
• [7] Madaj K.: Doświadczenia z 50. lat unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych w Polsce, II Szkoła Energetyki Jądrowej, Warszawa, 2009.
• [8] Sales B.C., Boatner L. A.: „Lead-iron phosphate glasses”, w Radioactive Waste Forms for the Future, North-Holland, Amsterdam, 1988, 193-231.
• [9] Marples J.A.C.: Glass. Technol., 29, (1988), 230-247.
• [10] Polyakov A.S., Borisov G.B., Moiseeneko N.I., Osnovin V.I.: Atom. Energy., 76, (1994), 183-188.
• [11] Cheool-Woon K., Delbert E.D.: J. Non-Cryst. Solids, 331, (2003), 20-31.
• [12] Kitheri J., Govindan Kutty K.V., Chandramohan P., Vasudeva Rao P.R.: J. Nuclear Mater., 384, (2009), 262-267.
• [13] Shih P.Y.: Mater. Chem. Phys., 80, (2003), 299-304.
• [14] Ringwood A.E., Kesson S.E., Ware N.G., Hibberson W.D., Major A.: Nature, 278, (1979), 219.
• [15] Abraham M.M., Boatner L.A., Quinby T.C., Thomas D.K., Rappaz M.: „Preparation and compaction of synthetic monazite powders”, w Nuclear Waste Management I, 1980, 181-191.
• [16] Montel J.M.: C.R. Geoscience, 343, (2011), 230-236.
• [17] Yang L.J., Komarnemi S., Roy R.: Adv. Ceram., 8, (1984), 255-262.
• [18] Bothe J.V., Brown P.W.: J. Am. Ceram. Soc., 91, (2008), 2059-2063.
• [19] Donald I.W., Metcalfe B.L., Brenchley M.E., Greedhare R.S.: „The immobilization of radioactive waste in glasses and ceramics”, Proc. XVIII Int. Congr. Galss, (1998), CD-ROM.
• [20] Morton R.D.: Norsk Geol. Tidsskr., 41, (1961), 223-232.
• [21] Terra O., Dacheux N., Clavier N., Podor R., Audubert F.: J. Am. Ceram. Soc., 91, (2008), 3673-3682.
• [22] Wang K., Russel C., Lui C.: Mater. Chem. Phys., 111, (2008), 106-113.