Композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов

Авторы патента:

G21F1/04 - бетон и подобные материалы, подвергающиеся гидравлическому затвердеванию

C08L9 - Композиции гомополимеров или сополимеров диеновых углеводородов с сопряженными двойными связями

C08K13/02 - органические и неорганические компоненты

C04B28/36 - содержащие серу, сульфиды или селен

Владельцы патента RU 2319677:

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов. Композиция содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: сера - 53,27-53,32, молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 180 м²/кг - 45,4-45,50, керосин - 1,06-1,07, каучук марки СКДН-Н - 0,22-0,11. Капсулирование осуществляют совмещением композиции с твердым отходом с последующим отверждением. Возможно также изготовление контейнеров из композиции по изобретению для захоронения отходов в геологических формациях. Технический результат состоит в снижении водопоглощения при сохранении высоких значений предела прочности при сжатии. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для герметизации радиоактивных и высокотоксичных веществ путем совмещения предлагаемой композиции, находящейся в пластично-вязком состоянии, с твердым отходом; получение в определенных пропорциях смеси и изготовление из нее форм с требуемыми геометрическими размерами. Фиксация отходов осуществляется твердением прелагаемого материала при охлаждении. Из предлагаемой композиции также можно организовать производство контейнеров длительного хранения, которые могут быть захоронены в геологических формациях.

Известна композиция для изготовления строительных изделий и конструкций [1], включающая следующие компоненты, мас.%:

Сера	18,0...20,0
Кварцевая мука	11,5...13,0
Термолитовый щебень	36,5...37,8
Целлофот	0,8...1,5
Кварцевый песок	остальное

Однако для изделий, изготовленных из указанной композиции, характерны невысокая прочность при изгибе и большое водопоглощение.

Наиболее близкой является композиция для изготовления строительных изделий [2], включающая, мас.%:

Головки плавок серы	50,0...55,0
Трисульфидпиперидин	1,0...1,1
Костра льняная	8,0...10,0
Молотый кварцевый песок	35,0...40,0

Недостатком указанной композиции является использование дорогостоящей и потенциально опасной для здоровья человека органической добавки - трисульфидпиперидина. Кроме того, в качестве наполнителя используется молотый кварцевый песок, который в процессе приготовления материала взаимодействует с расплавом серы с образованием водорастворимых сульфидов кремния [3, 4]. В естественных условиях эксплуатации сульфиды кремния вымываются из материала, что приводит к преждевременному разрушению изделий и конструкций.

Этот недостаток устраняется снижением величины водопоглощения материала и нанесением на поверхность наполнителя защитного слоя из аппретирующей добавки при сохранении высоких значений предела прочности при сжатии.

Указанный технический эффект достигается тем, что композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов, содержащая серу, модификатор и молотый кварцевый песок, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит керосин и дополнительно содержит аппретирующую добавку - синтетический каучук марки СКДН-Н при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера	53,27...53,32
Молотый кварцевый песок с удельной
поверхностью 180 м²/кг	45,45...45,50
Керосин	1,06...1,07
Синтетический каучук марки СКДН-Н	0,22...0,11

Композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов содержит серу, керосин, молотый кварцевый песок и синтетический каучук.

Использование серы (ГОСТ 127-93) и молотого кварцевого песка (со средней плотностью 2650 кг/м³ и удельной поверхностью 180 м²/кг) позволяет значительно снизить стоимость изделий и конструкций, обеспечить их высокие прочностные показатели и безотходность технологии изготовления.

Введение керосина (ТУ 10227-86) обеспечивает формирование аморфно-кристаллической структуры серы, устойчивой к эксплутационным воздействиям, а добавление синтетического каучука марки СКДН-Н (стереорегулярный полибутадиен, соответствующий требованиям ТУ 38.103551-82) позволяет создать на поверхности молотого кварцевого песка защитный слой, предотвратить взаимодействие наполнителя с серой и образование водорастворимых сульфидов кремния.

Композицию готовят следующим образом. Приготавливают 10...20%-ный раствор каучука в керосине. Отдозированное количество указанного раствора вводят в наполнитель и тщательно перемешивают 5...10 минут. Обработанный наполнитель добавляют в расплав серы, нагретый до температуры 160°С, и смесь тщательно перемешивают до однородной массы. Смесь выдерживают при температуре 160°С в течение 2...3 часов и укладывают в предварительно подготовленные и нагретые металлические формы. После охлаждения в течение 30...40 минут формы подвергают распалубке.

Составы предлагаемой композиции приведены в табл.1, а ее свойства - в табл.2.

Таблица 1
Компонент	Состав предлагаемой композиции, мас.%	Прототип [2]	Прототип [3, 4]
1	2
Сера	53,27	53,32	-	40,0...70,0
Головки плавок серы	-	-	50,0...55,0	-
Синтетический каучук марки СКДН-Н	0,22	0,11	-	-
Керосин	1,06	1,07	-	-
Трисульфидпиперидин	-	-	1,0...1,1	-
Костра льняная	-	-	8,0...10,0	-
Молотый кварцевый песок	-	-	35,0...40,0	30,0...60,0
Молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 180 м²/кг	45,45	45,50	-	-

Таблица 2
Показатель	Состав	Прототип [2]	Прототип [3, 4]
1	2
Предел прочности при сжатии, МПа	56,3	51,8	48,5...55,5	-
Предел прочности при изгибе, МПа	27,1	26,1	-	-
Водопоглощение за 24 часа, %	0,06	0,13	-	-
Водостойкость после 30 суток экспозиции	0,95	0,9	-	0,5...0,65

Из табл.2 видно, что предлагаемая композиция имеет высокую прочность, низкое водопоглощение и более высокую водостойкость (в 1,5...1,8 раза).

Литература

1. RU №1393824, МКИ С04В 28/36 «Композиция для изготовления строительных изделий и конструкций».

2. RU №1085958, С04В 19/06, С04В 43/12 «Композиция для из готовления строительных изделий».

3. Яушева Л.С. Серобетоны каркасной структуры: Дисс. канд. техн. наук. - Саранск, 1998 г. - 170 с.

4. Королев Е.В., Прошин А.П., Ерофеев В.Т., Хрулев В.М., Горетый В.В. Строительные материалы на основе серы. - Пенза: ПГУАС; Саранск: Изд. Мордов. ун-та, 2003. - 372 с.

Композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов, содержащая серу, модификатор и молотый кварцевый песок, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит керосин и дополнительно содержит аппретирующую добавку - синтетический каучук марки СКДН-Н, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сера	53,27-53,32
молотый кварцевый песок с удельной
поверхностью 180 м²/кг	45,45-45,50
керосин	1,06-1,07
синтетический каучук марки СКДН-Н	0,22-0,11

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления строительных деталей и изделий, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений.

Быстротвердеющие радиационно-защитные строительные композиты // 2319675

Изобретение относится к строительным материалам, изготовленным на основе глетглицеринового цемента, и может быть использовано для ремонта и изготовления строительных деталей и изделий, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений.

Способ приготовления неорганического материала для радиационной защиты // 2269832

Изобретение относится к области приготовления защитных материалов. .

Вяжущее для изготовления радиационно-защитных материалов // 2250883

Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от радиации, а также для заливки швов футеровки, аппаратуры и строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Вяжущее для радиационно-защитных бетонов // 2248634

Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от нейтронного излучения, а также для заливки швов футеровки, аппаратуры и строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Вяжущее для изготовления радиационно-защитных строительных материалов // 2237300

Вяжущее для изготовления радиационно-защитных строительных материалов // 2235079

Бетон для защиты от ионизирующего излучения // 2234477

Изобретение относится к составам радиационно-защитных бетонов, применяемых при возведении сооружений, предназначенных для защиты от радиоактивного воздействия ядерных установок, атомных электростанций, предприятий по выработке изотопов и других специальных сооружений, в которых используются источники радиоактивного излучения.

Сырьевая смесь и способ получения радиационно-защитного бетона // 2219604

Изобретение относится к материаловедению, в частности, к сырьевым смесям для приготовления радиационно-защитного, особопрочного и тяжелого бетона преимущественно для контейнера для транспортировки или хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

Способ получения радиационно-защитного жаростойкого композиционного материала // 2202132

Изобретение относится к защите от ионизирующего излучения, в частности для радиационной безопасности обслуживающего персонала и окружающей среды. .

Модифицирующая добавка к битумам // 2318848

Изобретение относится к модифицирующей добавке к битумам, включающей смесь синтетического товарного каучука и целевых компонентов. .

Модифицирующая добавка к битумам // 2318848

Резиновый амортизатор с пониженной коррозионной активностью // 2318838

Изобретение относится к эластомерным материалам, обладающим пониженной коррозионной активностью, и может быть использовано при производстве резиновых амортизаторов, работающих в контакте с металлами, в частности, подрельсовых прокладок.

Резиновый амортизатор с пониженной коррозионной активностью // 2318838

Фторэластомерная композиция, содержащая минеральное масло // 2316570

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных изделий // 2315790

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционных изделий, используемых в конструкциях стен, полов, перегородок.

Антикоррозионная композиция // 2315075

Изобретение относится к составам, а именно к антикоррозионной композиции, применяемой в технике для антикоррозионной защиты металлов, которая может быть использована для длительной защиты оборудования химических цехов, теплоэлектростанций, эксплуатируемых в условиях переменного воздействия растворов кислот и щелочей.

Способ изготовления рулонного кровельного и гидроизоляционного материала // 2314375

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для защиты различных строительных сооружений и конструкций преимущественно в качестве кровельного и гидроизоляционного материала.

Битумная композиция, способ получения и ее применение // 2314325

Мастика битумно-полимерная для защиты металлических поверхностей от коррозии // 2313721

Изобретение относится к материалам защиты труб и трубных систем от коррозии, в частности защиты от подземной и атмосферной коррозии наружной поверхности стальных магистральных трубопроводов, транспортирующих природный газ, нефть и нефтепродукты.

Композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами (варианты) // 2318844

Изобретение относится к составам полиэтиленовых композиций с бактерицидными свойствами, предназначенных для производства различных изделий методом литья и экструзии, и может быть использовано для получения нетоксичных упаковочных материалов для пищевых продуктов и медицинских инструментов, для изготовления литьевого оборудования медицинского и санитарного назначения, игрушек, мебели, посуды, для получения волокон и текстильных изделий.