Введение 4
1 Литературный обзор 7
1.1 Обращение с ВАО 7
1.2 Свойства матричных материалов и требования, предъявляемые к ним ... 12
1.2.1 Химическая устойчивость 13
1.2.2 Радиационная устойчивость 15
1.2.3 Требования к матричным материалам 16
1.3 Матричные материалы 18
1.3.1 Цементы 18
1.3.2 Стекло 19
1.3.3 Мультифазная керамика 22
1.3.4 Монофазная керамика 26
1.3.5 Кальцинат 30
1.4 Методы синтеза матриц 30
1.5 Выбор матричного материала 34
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 39
3.1 Потенциальные потребители результатов исследования 39
3.1.1 Анализ конкурентных технических решений 40
3.1.2 SWOT-анализ 42
3.2 Планирование управления научно-техническим проектом 45
3.2.1 Иерархическая структура работ проекта 45
3.2.2 Контрольные события проекта 45
3.2.3 План проекта 46
3.3 Бюджет научного исследования 49
3.3.1 Расчёт материальных затрат 49
3.3.2 Расчёт затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных работ) 50
3.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы 51
3.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 53
3.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды 54
3.3.6 Накладные расходы 54
3.3.7 Формирование бюджета затрат исследовательского проекта 55
3.4 Организационная структура проекта 55
3.5 Матрица ответственности 56
3.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 58
Список публикаций студента 99
Рост накопления возрастающих объёмов радиоактивных отходов является одним их самых опасных и долгосрочных последствий ядерных программ. РАО в основном образуются в рамках деятельности, связанной с работой ядерных энергетических, промышленных, исследовательских реакторов и реакторов ядерных силовых установок. В процессе их работы, с одной стороны, нарабатываются высокоактивные продукты деления и актиноиды, а с другой стороны, активируются различные конструкционные элементы. Первоначально подавляющая часть активности сосредоточена в отработавшем (облученном) ядерном топливе (ОЯТ), а также в активированной части конструкций ядерных установок. [1, 2]. Жидкие высокоактивные отходы (ВАО), которые образуются при переработке отработавшего ядерного топлива, представляют наибольшую опасность.
Радиохимическая переработка ОЯТ является основным «производителем» РАО по количеству активности в рамках замкнутого ЯТЦ. В то же время дополнительными источниками РАО в этих условиях являются и другие производственные процессы: производства по фабрикации МОКС- топлива, предприятия и установки по переработке РАО, которые производят вторичные РАО из радионуклидов, содержавшихся в ОЯТ.
Хранение жидких ВАО небезопасно и дорого. Из-за высокой температуры растворов высокоактивных отходов должны они быть охлаждены для предотвращения испарения воды и выпадения осадков. Еще одна проблема, связанная с хранением жидких ВАО - это коррозия металлических контейнеров. Связанная с этим необходимость слива и периодического ремонта ёмкостей может привести к облучению обслуживающего персонала.
Жидкие ВАО, в соответствии с правилами МАГАТЭ, подлежат отвержению [6]. Основная цель заключается в максимальном уменьшении объема и кондиционировании, т.е. перевод в химическо- и радиационно-
устойчивую форму, способную оставаться стабильной в течение всего периода хранения.
Сегодня для иммобилизации ВАО на основе стекла используются два технологических процесса. Установки для иммобилизации ВАО в боросиликатные стекла используются в Великобритании и Франции [7, 8].
С точки зрения экологической безопасности в долгосрочной перспективе, стеклянная матрица может быть использована для иммобилизации отходов, содержащих долгоживущие радионуклиды, представляющие опасность десятки и сотни тысяч лет. В течение этого длительного времени невозможно гарантировать безопасность стекла, входящего в отходы из-за отсутствия химической стойкости и склонностью к спонтанной кристаллизации (расстекловывания) при высоких температурах.
Кристаллические матрицы на основе искусственных минералов обладают неоспоримым преимуществом перед стеклами, природные аналоги которых существуют в различных условиях окружающей среды в течение длительного времени (до 4 миллиардов лет [10]), что доказывает их долгосрочную геологическую стабильность.
Настоящая работа посвящена решению проблемы ВАО. Необходимо определить требования к матричному материалу и в соответствии с требованиями обосновать выбор материалов, способных долгосрочно изолировать радиационно- и биологически-опасные радионуклиды в течение времени, необходимого для снижения их активности до приемлемого уровня.
Целью работы состояло получение химически устойчивой перовкситной матрицы для надёжной долговременной иммобилизации актиноидной фракции ВАО.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
- определение требований, которым должна удовлетворять данная матрица;
- выбор подходящих матричных материалов для дальнейших
исследований;
- изучение выщелачивания матричных элементов и включенных радионуклидов из синтезированных матриц.
