| Название НИОКТР |
Перспективные стеклокерамические матрицы для иммобилизации жидких радиоактивных отходов: структура и свойства материалов в условиях длительного хранения по экспериментальным данным и результатам моделирования.
|
| Аннотация |
Устойчивость матриц для иммобилизации РАО напрямую зависит от структуры материала и условий хранения с учетом термических, механических и химических нагрузок. В ряде исследований было показано, что остеклованные отходы не всегда характеризуются необходимой стойкостью, хотя этот подход для иммобилизации жидких РАО, содержащих цезий и стронций в том числе, считается наиболее подходящим. Кристаллизация стеклообразного вещества, которая происходит исходя из стремления системы перейти в термодинамически устойчивое состояние, является нежелательной в случае необходимости хранения опасных для жизни радионуклидов в матрице стекла. В данном проекте предполагается установить вариации составов стеклообразной матрицы для её долгосрочного хранения, в связи с чем будет расширен состав модельной системы. Это особенно важно, поскольку ранее был обнаружен селективный переход цезия в кристаллическую фазу из полищелочного боросиликатного стекла (Koroleva et al., 2023; Nevolina et al., 2024), что приводит к значительному изменению структуры матрицы. В связи с этим необходимо оценить устойчивость остаточного стекла, кристаллических фаз и стеклокерамического материала в целом в процессе подобного фракционирования исходного стекла (расплава). Для этого предполагается:
1. уточнить пределы растворимости цезия в боросиликатном расплаве (стекле), близком по составу к применяемому на ПО «МАЯК» и оценить возможности образования специфических кристаллических фаз при длительном хранении.
2. оценить возможные последствия для остеклованных жидких радиоактивных отходов с учетом возможности самопроизвольной кристаллизации.
3. установить стабильность фаз, полученных при самопроизвольной кристаллизации стекла, по составу близкому к используемому для иммобилизации жидких РАО
В то же время, известно, что прогнозируемая кристаллизация стекла может быть использована для синтеза стеклокерамических материалов, также пригодных для иммобилизации в случае формирования устойчивых фаз в окружении стойкой аморфной фазы. Формирование цезий-содержащих кристаллических фаз подтверждает предположение о том, что радионуклиды могут быть вовлечены устойчивые кристаллические соединения, для которых стеклообразная матрица будет играть роль вторичного капсулирования. В связи с этим запланированные работы по расширенному синтезу и исследованию стеклокерамики на основе алюмоборосиликатного стекла являются крайне актуальными. Задачи будут решаться как экспериментально, так и методами моделирования. Расчеты из первых принципов позволят определить структуру устойчивых фаз в системе. Термодинамическое моделирование позволит рассчитать модели твердых растворов для ряда изоморфных замещений в кристаллах и смоделировать равновесие в системы стекло-кристалл.
Возможность сорбции цезия пористыми стеклами за счет дисперсионного взаимодействия была подтверждена результатами исследований при разработке методов синтеза материалов для иммобилизации (Korolevа et al, 2023). В данном проекте запланированы работы, направленные как на улучшение сорбционной способности материалов за счет увеличения пористости, так и на возможность встраивания цезия в структуру стекла при термическом отжиге пористых стекол. С целью фиксации цезия в стеклокерамической матрице будет определяться влияние состава алюмоборосиликатного пористого стекла на способность образования кристаллических фаз после термической обработки. Предполагается оценка устойчивости получаемых при этом методе синтеза стеклокерамических материалов и возможности применения полученных материалов для иммобилизации цезия.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
10500.0
|
| Дата начала |
2025-05-15
|
| Дата окончания |
2027-12-15
|
| Номер контракта |
25-17-2001515
|
| Дата контракта |
2025-05-15
|
| Количество отчетов |
1
|
| УДК |
549.01.08:[53+54
|
| Количество просмотров |
4
|
| Руководитель работы |
Королева Ольга Николаевна
|
| Руководитель организации |
Удачин Валерий Николаевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОЭКОЛОГИИ УРАЛЬСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-12-10 06:32:07 UTC, 2025-12-10 06:32:07 UTC
|
| ОКПД |
Нет
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
стеклокристаллические материалы; сорбция; иммобилизация; матричные материалы; стеклокерамика
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
38.41.27 - Физико-химические методы исследования минералов, горных пород и руд; 38.39.15 - Физико-химические исследования в минералообразующих системах; 38.41.29 - Химический метод исследований. Спектральный анализ минералов, горных пород и руд
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Геохимия и геофизика; Минералогия
|
| Приоритеты научно-технического развития |
б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;
|
| Регистрационные номера |
—
|
