Полимерная композиция для фиксации радионуклидов

Изобретение относится к полимерной композиции для фиксации радионуклидов, в том числе 133Ва, 134Eu и 36Cl, которая может быть использована в ядерной технике с целью недопущения их выхода в окружающую среду с последующим ее заражением. Композиция содержит следующее соотношение компонентов, в мас.ч.: 100 эпоксидной диановой смолы, 100-150 фуранового разбавителя, 10-65 азотсодержащего отвердителя, 20-70 фосфорнокислого алюминия, 4-12 ортофосфорной кислоты, 0-400 наполнителя. Изобретение позволяет повысить стойкость к выщелачиванию радионуклидов, степень радиохимического выхода при 104 Мрад и стойкость к ударным и изгибающим нагрузкам. 2 табл.

 

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.:

эпоксидная диановая смола100
фурфурол14-20
графит90-100
полиэтиленполиамин18-19
ацетон10-25

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.:

эпоксидная диановая смола100
фурановый разбавитель (фурфурол)100
азотсодержащий отвердитель (полиэтиленполиамин)15-40
наполнитель0-380

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.:

эпоксидная диановая смола100
фурановый разбавитель100-150
азотсодержащий отвердитель10-65
фосфорнокислый алюминий20-70
ортофосфорная кислота4,0-12
наполнитель0-400

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.

Таблица 1
КОМПОНЕНТЫсостав
1234
Количество, мас.ч.
Эпоксидная диановая смола ЭД-20 или ЭД-22 (ГОСТ 10587-84)100100100100
Фурановый разбавитель (фурфурол)100120150150
Азотсодержащий отвердитель (полиэтиленполиамин)10151515
Азотсодержащий отвердитель (гексаметилендиамин)--1010
Азотсодержащий отвердитель (низкомолекулярная смола Л-20)304040
Фосфорнокислый алюминий20207070
Ортофосфорная кислота4101212
НаполнительШунгит400
Маршалит и бетонит в соотношении 4:1250
Смесь активированных окислов алюминия, цинка и кремния в соотношении 1:1:1300

Таблица 2
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ПоказательИзвестная композиция

(патент РФ 2167174)
Предлагаемая композиция
1234
Скорость выщелачивания при 40±5°С, г/(см2·сутки)
Ва-1334,5·10-48,7·10-56,8·10-53,8·10-54,3·10-5
Eu-1340,8·10-49,3·10-67,4·10-65,1·10-66,1·10-6
Cl-1364·10-52,0·10-51,7·10-50,8·10-51,8·10-5
Средний радиохимический выход при 104 Мрад и

температуре 45±5°С, см3/град
1,5·10-61,2·10-83,7·10-91,8·10-92,1·10-9
Предел прочности при сжатии, МПа90,070-8070-8070-8080-85
Предел прочности при изгибе, МПа12,045-5045-5040-5045,8
Удельная ударная вязкость, кгс·см/см24,811,310,813,115,3

Полимерная композиция для фиксации радионуклидов, в том числе 133Ва, 134Eu и 36Cl, содержащая эпоксидную диановую смолу, фурановый разбавитель, азотсодержащий отвердитель и при необходимости наполнитель, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит фосфорно-кислый алюминий и ортофосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

эпоксидная диановая смола100
фурановый разбавитель100-150
азотсодержащий отвердитель10-65
фосфорно-кислый алюминий20-70
ортофосфорная кислота4,0-12
наполнитель0-400



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности гидрометаллургическим способам переработки и дезактивации радиоактивных отходов редкометального производства.

Изобретение относится к композиции, позволяющей получение гелеобразной водной пены, способной деконтаминировать, очищать и обезжиривать радиоактивную поверхность.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к дезактивации грунтов, почв и техногенных объектов, и предназначено для очистки грунтов от радионуклидов цезия, стронция, кобальта.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно способам дезактивации, и может быть использовано для дезактивации внутренних поверхностей оборудования первых контуров ядерных энергетических установок, например, с водным теплоносителем.

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде.

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде.

Изобретение относится к обработке материалов с радиоактивным заражением, а именно к способам удаления твердых радиоактивных отложений с металлических нерадиоактивных поверхностей, например нержавеющих сталей.
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к обработке твердых радиоактивных отходов, и может быть использовано в радиохимической технологии для переработки облученного ядерного топлива.
Изобретение относится к области экстракционного выделения металлов и может быть использовано при дезактивации и переработке радиоактивных отходов методом экстракции в сверхкритических или сжиженных газах.

Изобретение относится к атомной энергетике и радиохимической промышленности, в частности к способу локализации поверхностных радиоактивных загрязнений при проведении работ по ремонту и демонтажу оборудования, выводу из эксплуатации ядерных объектов.
Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки эпоксидной литьевой композиции для бронирования вкладных зарядов диаметром от 300 до 700 мм из смесевого твердого ракетного топлива методом заливки, работающей в широком диапазоне температур.
Изобретение относится к композиции на основе эпоксидной смолы, предназначенной для герметизации полупроводниковых приборов. .

Изобретение относится к области получения эпоксидных связующих для производства композиционных материалов, применяемых в электротехнической, авиационной, автомобильной, аэрокосмической, железнодорожной и других отраслях промышленности, а также применяемых в качестве пропиточного состава электроэлементов, клеев, покрытий.
Изобретение относится к способу получения пенокомпаунда, применяемого в качестве герметизирующего материала для изделий радиотехнического назначения, работающих в условиях ударных и вибрационных нагрузок.
Изобретение относится к эпоксидному связующему для армированного пластика, применяемого в строительстве, машиностроении, ракетно-космической технике и т.п. .

Изобретение относится к полимерному связующему для композиционных материалов, используемых в качестве конструкционных материалов в машиностроении, авиастроении, приборостроении.
Изобретение относится к лакокрасочной композиции, используемой в наземном, подземном и гидротехническом строительстве, например, для гидроизоляционной защиты стальных, бетонных и железобетонных поверхностей.
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к связующим составам для пропитки армирующих материалов, в частности стеклонити, стеклоленты, при бронировании зарядов твердого ракетного топлива методом обмотки.
Изобретение относится к износостойким защитным полимерным покрытиям, которые могут быть использованы для защиты от коррозии и механического износа различных металлоконструкций в нефтегазовой, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к композициям на основе эпоксидных смол, используемых для защитных покрытий. .

Изобретение относится к связующему для армированных пластиков, которое может быть использовано в качестве строительных покрытий для защиты бетонных, железобетонных, металлических и других поверхностей от воздействия агрессивных сред и абразивного износа, а также для изготовления литьевых изделий общетехнического назначения, используемых в химически агрессивных средах
Наверх