Как важный источник электроэнергии во многих странах мира, ядерная энергия имеет преимущества малой площади, без использования ископаемого углерода и способности генерировать стабильные электроэнергии, опасные радиоактивные отходы, такие как давно жилые актинидные элементы, генерируемые работой атомных электростанций, должны быть безопасно фиксированы перед утилизацией. В последнее время русские ученые добились нового прогресса в использовании местного сырья для синтеза фиксированных радиоактивных отходов циркона.
Ученые из Института химических технологий редких элементов и минерального сырья, Научный центр KORA, Российская академия наук, успешно получили циркон для фиксации радиоактивных отходов, генерируемых обработкой плутония с использованием концентрата циркона на заводе по обработке добычи Ковдора и отходом от отходов с металлоурдурного завода KORA. Соответствующие исследовательские работы были опубликованы в журнале «Теоретические основы химического машиностроения». Авторами являются Владимир Виноградов, исследователь химии и технологической лаборатории рефрактерных редких элементов сырья, Александр Касиков, директор лаборатории разработки и реализации химических технологий, и Александр Калинкин, директор Департамента технологий силикатных материалов.
В статье вводится процесс синтеза твердого раствора циркония с помощью метода механической активации. Стартовые материалы включают диоксид диоксида циркона, экстрагированный из концентрата циркона в Ковдольской органической химической компании, и гидратированный кремнезем, отделенный от остатков отходов на фабрике Pestgricanik Materal Materials Company, с кубическим оксидом церия, приготовленным от водного раствора нитрата церия. Эта работа имеет как научную, так и прикладную ценность и оценивает возможность использования синтетического циркона для обработки радиоактивных отходов на ядерных электростанциях, которые могут включать радиоактивные отходы в кристаллические субстраты и образовывать нерастворимые фазы.
Минералы циркона обладают чрезвычайно высокой стабильностью и могут обогащать редкие элементы, такие как актиниды и лантаноиды. Их структурная долговечность и прочность подтверждаются их чрезвычайно низкой растворимостью в различных геохимических условиях. Природные и синтетические цирконы широко используются при производстве керамических материалов, в том числе субстраты с фиксированными радиоактивными отходами, образующимися путем обработки отработавшего ядерного топлива и избыточного плутония со стороны оружия.
Существуют различные методы синтеза циркона, но существуют общие проблемы: скорость синтеза медленная при относительно низких температурах (около 1200 ° С), и обратная реакция будет происходить при более чем 1600. Циркон разлагается в оксиды циркона и кремния. Ученые KNC предлагают решения для снижения температуры синтеза и сокращения времени синтеза путем выполнения начальной механической активации начального продукта на центробежной планетарной мельнице. Смесь механически активировали в лабораторной центробежной планетарной мельнице с использованием стальных барабанов и стальных шариков.
Окончательные экспериментальные результаты показали, что механически активированная смесь реагентов кальтировали при 1100 ° С в течение 3 часов, а выход циркона составлял 75,3%; Выход кальцинированного при 1200 ° С в течение 3 часов составил 100%. Накопление церия в цирконе, полученном таким образом, сопоставимо с или выше, чем у предыдущего метода, и нет необходимости предварительно давить порошок перед прокалением, и температура может быть снижена на 200-300 ° С, а время синтеза значительно сокращено.
Ученые из Института химии и технологий редких элементов Тананаева и минеральных ресурсов предположили, что ресурсы добычи в районе Кола и местные отходы горнодобывания могут использоваться для получения твердого раствора на основе циркона и циркона, содержащего церий в качестве модели для фиксированных радиоактивных отходов плутония.