26 ноября 2009

Дезактивирующее средство на основе природного и синтетического цеолитов

Развитие ядерной энергетики особо остро ставит вопросы обеспечения безопасности, как самого процесса производства, так и обслуживающего персонала. Одним из путей обеспечения безопасности является использование универсальных моющих дезактивирующих средств.

Моющие дезактивирующие средства должны иметь: высокий коэффициент дезактивации и низкую стоимость; не содержать токсичных компонентов; образующиеся после дезактивации жидкие отходы должны иметь минимальный объем; схема сгущения и перевода жидкой фазы в твердую фазу должна быть максимально упрощена.

Одним из универсальных моющих дезактивирующих средств, используемых в России, является препарат «Защита». Как показали исследования, он имеет ряд недостатков: низкий коэффициент дезактивации, наличие абразивного эффекта для хромированных, стеклянных поверхностей и поверхностей из органического стекла, необходимость в дополнительных затратах на утилизацию отходов, связанных с разрушением ионообменных смол и последующим связыванием РАО.

Сорбционные свойства цеолитов

Специалистами ХФТИ создано новое дезактивирующее средство на основе цеолитов.

В ходе предварительных исследований были изучены сорбционные свойства клиноптилолита Сокирницкого месторождения Закарпатской области и синтетических цеолитов типа NaA, NaX, NaY, а также способность цеолитов сорбировать изотопы 137Cs и 90Sr.

Полученные данные свидетельствуют о том, что клиноптилолит обладает высокими сорбционными свойствами относительно радионуклида 137Cs при всех значениях рН. Аналогичные свойства синтетических цеолитов оказались значительно ниже.

Сорбционные свойства цеолитов по отношению к 90Sr проявляют четко выраженную зависимость от рН. При этом у клиноптилолита такие свойства ниже, чем у синтетических цеолитов. Влияние рН на сорбционную способность цеолитов обусловлено тем, что эти сорбенты, как и другие алюмосиликаты, являются полифункциональными слабокислыми ионитами.
Была установлена высокая селективность клиноптилолита к 137Cs, однако по отношению к 90Sr этот показатель ниже, чем у синтетических цеолитов. Поэтому для расширения перечня сорбируемых радионуклидов в состав дезсредства необходимо ввести синтетический цеолит. В исследованиях рассматривались различные соотношения клиноптилолита и синтетического цеолита.

Ввод клиноптилолита в состав моющего дезактивирующего средства обусловлен его высокой селективностью к 137Cs, кроме того, он может служить матрицей при переводе жидких отходов в твердые, что подтверждено рядом работ. Так как с другими изотопами и тяжелыми металлами клиноптилолит взаимодействует хуже, то для расширения спектра применения в состав нового моющего средства был введен синтетический цеолит. Сочетание клиноптилолита и синтетического цеолита позволило объединить в одном средстве высококремнистые (SiО2/Al2О3 = 4,25-5,25) и низкокремнистые (SiО2/Al2О3 = 0,70-1,20) соединения. Высококремнистые цеолиты характеризуются устойчивостью к воздействию температуры, кислот и радиации, однако при этом у них значительно меньшая обменная емкость.

Преимущества новых препаратов

Для оценки дезактивирующих свойств дезсредств использовали коэффициент дезактивации, который характеризует эффективность дезактивирующей рецептуры при удалении радионуклидов с поверхности различных материалов.

При дезактивации твердых поверхностей (металла, керамической плитки, покрытого краской или лаком дерева, стекла) применялось дезактивирующее средство с небольшим количеством воды, достаточным для образования пастообразной смеси. Полученные отходы легко сгущаются и высушиваются, что позволяет проводить их захоронение как твердых отходов.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что предлагаемые составы превосходят по коэффициенту дезактивации существующий аналог – дезактивирующее средство «Защита». Наибольшую эффективность показали составы №3 и №4 (см. таблицу).

Таблица 1. Коэффициент дезактивации твердых поверхностей (нажмите, чтобы посмотреть)

В ходе экспериментов по дезактивации хромированных и стеклянных поверхностей, а также поверхностей из органического стекла было установлено, что при их обработке дезактивирующим средством на основе цеолита отсутствует абразивный эффект. Растворы, полученные после дезактивации с использованием цеолита, занимают значительно меньший объем, чем полученные после применения дезактивирующего препарата «Защита». Кроме того, затраты на их утилизацию и захоронение значительно меньше, поскольку клиноптилолит прочно связывается с радионуклидами и может служить матричным материалом при захоронении отходов.

Предложенный состав дезактивирующего средства отличается низкой себестоимостью, так как в него входит природный компонент – клиноптилолит. Его запасы на Украине и в России очень велики, а добыча ведется открытым способом, что значительно снижает расходы по производству препарата.


Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»
Украина, 61108, г. Харьков, ул. Академическая, д. 1 Тел.: +38 (057) 335-66-84, E-mail: lonin@kipt.kharkov.ua