Разработан новый материал для хранения кюрия и редкоземельных элементов

Ученые Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) продемонстрировали возможность использования магний-калий-фосфатного компаунда для временного контролируемого хранения фракции кюрия и редкоземельных элементов, которую можно выделить из высокоактивных отходов после переработки отработавшего ядерного топлива.

Одна из главных проблем атомной энергетики — обращение с отработавшим ядерным топливом. При его переработке образуются высокоактивные отходы сложного состава, включая актиниды и продукты деления. Сейчас такие отходы остекловывают и готовят к захоронению в глубинном хранилище.

Принципиально иной, перспективный подход для будущего завода большой производительности состоит в фракционировании высокоактивных отходов — разделении отходов на отдельные фракции по радионуклидному составу. Такой подход предполагает количественное извлечение компонентов, которые возможно вернуть в ядерный топливный цикл, а также отказ от отверждения высокоактивных отходов в одной матрице. Это позволит направлять долгоживущие минорные актиниды (америций и нептуний) на трансмутацию («дожигание» в реакторах для их превращения в короткоживущие изотопы) или их использование для производства других ценных изотопов, а выделенную фракцию кюрия и редкоземельных элементов (Cm/РЗЭ) — на временное («распадное») хранение в приповерхностных хранилищах до превращения изотопов кюрия в изотопы плутония и их возврата в топливный цикл.

Для обеспечения ядерной безопасности фракцию Cm/РЗЭ необходимо «законсервировать» в устойчивом матричном материале, который должен обеспечивать надежную иммобилизацию фракции в течение примерно 100 лет при сохранении механической и гидролитической устойчивости.

В работе авторы впервые предложили использовать для иммобилизации фракции Cm/РЗЭ магний-калий-фосфатный компаунд и показали, что полученные образцы компаунда, содержащие до 6,4 мас. % смеси редкоземельных элементов как имитатора фракции Cm/РЗЭ, обладают высокими показателями качества, соответствующими нормативным требованиям к отвержденным радиоактивным отходам, в том числе водоустойчивостью, механической прочностью и устойчивостью к термическим циклам замораживания/оттаивания.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации