Средство для изоляции аварийного ядерного топлива
Изобретение касается захоронения радиоактивных веществ. Оно может применяться в ловушках расплава, а также в случае засыпки разрушенных активных зон. Цель изобретения - снижение трудоемкости и стоимости работ. Для этого впервые в качестве средства изоляции аварийного ядерного топлива применяют эвдиалитовые луявриты меланократовые или эвдиалититы. 1 табл.
Изобретение касается захоронения радиоактивных веществ и может применяться в ловушках расплава штатных средствах при действующих реакторах, а также в случае засыпки аварийных (разрушенных) активных зон. Известно применение карбида бора, глины и песка при стабилизации реактора четвертого энергоблока ЧАЭС непосредственно после его разрушения. Известно применение поглотителей тепловых нейтронов (апатит, сфен, лопарит) и сорбена радионуклидов (вермикулит) в устройстве для локализации топливного расплава. Для предотвращения критичности, связывания топливного расплава и удержания радионуклидов в известных решениях использовали разные материалы, что повышает стоимость и трудоемкость работ. Материалы, как правило, мономинеральное сырье или химические вещества, ограничены по назначению. Цель изобретения снижение трудоемкости и стоимости работ. Это достигается применением впервые в качестве средства для изоляции аварийного ядерного топлива известных измельченных пород: эвдиалитовых луявритов меланократовых или эвдиалититов. Указанные породы составляют значительную часть эвдиалитового комплекса пород Ливорезерского щелочного массива, мощность которых составляет 150-500 м. Породы эти слагают верхнюю часть массива и являются в некоторых случаях вскрышными при добыче основного полезного минерала лопарита. В эвдиалитовых луявритах меланократовых содержание основного породообразующего минерала эвдиалита составляет 11-25% в эвдиалититах 65-75% Содержание редких земель 0,2-0,3 (луявриты) и 1,0-1,5% (эвдиалиты). Основные поглотители тепловых нейтронов (самарий и гадолиний) в эвдиалите из пород имеют максимальную удельную концентрацию. Эвдиалит выгодно отличается по содержанию самария и гадолиния от лопарита. А для пород, содержащих лопарит (как и апатит), эффективное поглощение тепловых нейтронов установлено экспериментально в результате массовых полевых работ нейтронными методами каротажа скважин, в том числе и с источником нейтронов калифорний-252, который имеет спектр нейтронов, аналогичный спектру деления урана-235. Следовательно, эвдиалитовые луявриты меланократовые и эвдиалититы являются материалом, эффективно поглощающим тепловые нейтроны. В эвдиалите содержатся двуокиси кремния до 50% двуокиси циркония до 14% Экспериментально установлено, что опасность аварийного расплава, связанная со скоростью проплавления им локализующей среды, существенно зависит от того, растворяется ли двуокись урана в двуокиси кремния, или нет. Если растворение происходит, скорость фронта плавления изолирующего барьера заметно снижается, а тепловая обстановка стабилизируется. При этом содержание в расплаве порядка 10% окисла циркония сильно интенсифицирует процесс растворения. Таким образом: эвдиалит является одновременно поставщиком двуокиси кремния (совместно с другими породообразующими минералами) и катализатором растворения для резкого снижения подвижности аварийного расплава. Кроме того, экспериментально обнаружено свойство порошкообразного эвдиалита эффективно фильтровать радиоактивные водные растворы. В таблице приведены результаты сравнительных экспериментов по миграции радионуклидов с водой в вермикулитах классический сорбент (вермикулит I крупность 5-2 мм, вермикулит II крупность 2-0,5 мм, вермикулит III штатный вспученный вермикулит по ГОСТ 12865-67, все концентраты комбината "Ковдорслюда", Мурманская обл.) и в концентрате эвдиалитовом. Испытывались материалы в цилиндрических колонках длиной 1 м и диаметром 50 мм. Время испытаний 10 сут. Расход водного раствора изотопов на одно испытание 3 л при равномерной подаче во время испытания. Концентрация каждого из радиоизотопов 10-2 Кюри/л. Распределение изотопов по колонке после испытаний определяли авторадиографией и радиометрией "узким окном". С учетом вновь установленного свойства эвдиалита эффективно сорбировать радионуклиды эвдиалитовые породы могут применяться комплексно при стабилизации аварийных топливных масс. Рассматриваемые породы не требуют каких-либо изменений, а их новые функции и достигаемый результат не вытекают с очевидностью из известных свойств. Технико-экономическая эффективность обусловлена следующим. В одном материале (породе, т.е. вне связи с затратами на переработку сырья) сосредоточены поглотители нейтронов, силикатная матрица для приема топлива, катализатор растворения топлива в силикатах. Кроме того, измельченная (например, до крупности 5 мм) порода эффективно сорбирует дренирующие с водой радионуклиды (например, на более поздних стадиях выщелачивания радионуклидов из локализованных топливных масс). Следовательно, трудоемкость и стоимость работ по изоляции топлива снижаются.
Формула изобретения
Применение измельченных эвдиалитовых луявритов меланократовых или эвдиалититов в качестве средства для изоляции аварийного ядерного топлива.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000
Извещение опубликовано: 20.10.2000
