Тепловые эффекты в матрице фракции редких земель

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Разделение высокоактивных отходов на фракции упрощает их изоляцию в матрицах и захоронение. Одна из этих фракций состоит из редких земель (РЗЭ) и малых актинидов, МА (Am, Cm). Среди РЗЭ имеются изотопы с периодами полураспада до 93 лет (144Ce, 147Pm, 151Sm, 154,155Eu), распад которых вызовет интенсивный разогрев матрицы отходов. Предварительное хранение 10 лет и более матрицы РЗЭ–МА позволит снизить содержания радиоизотопов РЗЭ и их вклад в повышение температуры в геологическом хранилище.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Юдинцев

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: yudintsevsv@gmail.com

Член-корреспондент РАН

Россия, Москва

В. И. Мальковский

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук

Email: yudintsevsv@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Петров В. А., Юдинцев С. В. Минеральные ресурсы атомной отрасли России и изоляция радиоактивных отходов // Геология рудных месторождений. 2023. Т. 65. № 5. С. 450–462.
  2. Implications of partitioning and transmutation in radioactive waste management. Vienna: IAEA, Report 435, 2004. 126 p.
  3. Копырин А. А., Карелин А. И., Карелин В. А. Технология производства и радиохимической переработки ядерного топлива. М.: “Атомэнергоиздат”, 2006. 576 с.
  4. Carter J. T., Luptak A. J., Gastelum J., Stockman C., Miller A. Fuel cycle potential waste inventory for disposition. Aiken, SC, USA: Savannah River Na tional Laboratory, 2012. 328 p.
  5. Кащеев В. А., Логунов М. В., Шадрин А. Ю., Рыкунова А. А., Шмидт О. В. Стратегия фракционирования ВАО от переработки ОЯТ // Радиоактивные отходы. 2022. № 2 (19). С. 6–16.
  6. Yudintsev S. V., Ojovan M. I., Malkovsky V. I. Thermal effects and glass crystallization in composite matrices for immobilization of the rare-earth element–minor actinide fraction of high-level radioactive waste // Journal of Composite Science. 2024. V. 8. 70.
  7. Ringwood A. E., Kesson S. E., Reeve K. D., Le vins D. M., Ramm E.J. Synroc // Radioactive waste forms for the future. W. Lutze, R.C. Ewing (Eds.). NY, USA: Elsevier, 1988. P. 233–334.
  8. Ewing R. C., Webert W. J., Clinard F. W. Radiation effects in nuclear waste forms for high-level radioactive waste // Progress in Nuclear Energy. 1995. V. 29. № 2. Р. 63–121.
  9. Malkovsky V. I., Yudintsev S. V., Ojovan M. I., Pe trov V. A. The influence of radiation on confinement properties of nuclear waste glasses // Science and Technology of Nuclear Installations. 2020. 8875723.
  10. Wang J. S. Y., Mangold D. C., Tsang C. F. Thermal impact of waste emplacement and surface cooling associated with geologic disposal of high-level nuclear waste // Environmental Geology and Water Science. 1988. V. 11. № 2. P. 183–239.
  11. Sizgek G. D. Thermal considerations in a very deep borehole nuclear waste repository for Synroc // Material Research Society Proceedings. V. 663. 2000. 819.
  12. Дробышевский Н. И., Моисеенко Е. В., Бутов Р. А., Токарев Ю. Н. Трехмерное численное моделирование теплового состояния пункта глубинного захоронения радиоактивных отходов в Нижнеканском массиве горных пород // Радиоактивные отходы. 2017. № 1. С. 64–73.
  13. Hsieh Y. H., Rushton M. J. D., Fossati P. C. M., Lee W. E. Thermal footprint of a geological disposal facility containing EURO-GANEX wasteforms // Progress in Nuclear Energy. 2020. V. 118. 103065.
  14. Юдинцев С. В., Мальковский В. И., Каленова М. Ю. Тепловое поле скважинного хранилища радио активных отходов // ДАН. 2021. Т. 498. № 2. С. 92–100.
  15. Choi J.-H., Eun H.-C., Lee T.-K., Lee K.-R., Han S.-Y., Jeon M.-K., Park H.-S., Ahn D.-H. Estimation of centerline temperature of the waste form for the rare earth waste generated from pyrochemical process // Journal of Nuclear Materials. 2017. V. 483. P. 82–89.
  16. Donald I. W. Waste immobilisation in glass and ceramic based hosts. Chichester, UK: Wiley, 2010. 507 p.
  17. Fadzil S. M., Hrma P., Schweiger M. J., Riley B. J. Liquidus temperature and chemical durability of selected glasses to immobilize rare earth oxides waste // Journal of Nuclear Materials. 2015. V. 465. P. 657–663.
  18. Kochkin B., Malkovsky V., Yudintsev S., Petrov V., Ojovan M. Problems and perspectives of borehole disposal of radioactive waste // Progress in Nuclear Energy. 2021. V. 139. 103867.
  19. Gibb F. G. F. A new scheme for the very deep geological disposal of high‐level radioactive waste // Journal of the Geological Society. 2000. V. 157. P. 27–36.
  20. Arutunyan R., Bolshov L., Shvedov A. A new approach to radioactive waste self-burial using high penetrating radiation // Journal of Nuclear Science and Tech nology. 2018. V. 55. Iss. 9. P. 971–978.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость от времени тепловыделения (а) и температуры (б) в центре (1) и на поверхности (2) цилиндрического блока матрицы РЗЭ–МА-фракции диаметром 0.2 м. Считалось, что все изотопы РЗЭ – стабильные.

Скачать (24KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Тепловыделение (зелёная кривая) и температура в центре (1) и на поверхности (2) блока стекломатрицы в интервале 0.001 год – 100 лет (а, в) и 1 год – 100 лет (б, г) для содержаний РЗЭ 10 (а, б) или 50 (в, г) мас. %. Без слоя бентонитового буфера.

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Тепловыделение (зелёные кривые) и температура стекла (а) и керамики (б) с 30 мас. % РЗЭ в центре блока матрицы (1) и на его поверхности (2), бентонит отсутствует.

Скачать (37KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Тепловыделение (зелёная кривая) и температура в центре (1) и на поверхности (2) блока керамической матрицы с 30 мас. % РЗЭ при наличии бентонита (а) или без него (б).

Скачать (38KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температура в центре блока стекла (а) и керамики (б) при хранении от 1 года до 6 лет со слоем бентонита толщиной 0.1 м (фиолетовая кривая) и без него (зелёная кривая), масштаб по оси “Y” логарифмический. Профили температур в хранилище через год, 10 и 100 лет после загрузки стекломатрицы при условии временного хранения 5 лет без буфера (в) и со слоем бентонита толщиной 0.1 м (г). Содержание РЗЭ во всех случаях составляет 30 мас. % (35 мас. % в расчёте на РЗЭ2О3), радиус блока матрицы отходов равен 0.1 м.

Скачать (60KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024