Как перевести стронций и цезий из радиоактивных отходов в минералоподобную форму

В 2018 году химики Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» (ФИЦ КНЦ СО РАН) и Сибирского федерального университета опубликовали способ отверждения жидких радиоактивных отходов с высоким содержанием цезия и стронция. Способ за одну стадию переводит радионуклиды из щелочного раствора в нерастворимую минералоподобную форму и одновременно снижает их концентрацию в растворе.

Какую задачу решает способ

При переработке отработавшего ядерного топлива и при выводе из эксплуатации ядерных реакторов на быстрых нейтронах образуются большие объёмы щелочных радиоактивных отходов, содержащих радионуклиды цезия и стронция. Существующие технологии отверждения сначала снижают активность таких отходов селективным извлечением радионуклидов, и это приводит к появлению вторичных радиоактивных отходов. Такая многостадийная переработка ресурсозатратна и не всегда эффективна.

Как работает способ

• Исходный материал — полые алюмосиликатные микросферы, или ценосферы. Их получают из летучей золы, которая образуется при сжигании угля. В их состав входят алюминий, кремний и примеси других металлов.
• Условия — гидротермальная обработка щелочного раствора в присутствии ценосфер в закрытом объёме при температуре не выше 150 °C.

Результат описала доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН Татьяна Верещагина: «В результате гидротермальной обработки в закрытом объёме при взаимодействии алюмосиликатного стекла микросфер с растворёнными цезием и стронцием образуются кристаллические микросферы. В них цезий включается в состав минералов поллуцит и анальцим, а стронций — в силикат стронция. При этом степень извлечения радиоактивных элементов из щелочных растворов достигает 90–99 %».

Где можно применить способ

По словам авторов, технологию можно использовать для переработки низкоактивных щелочных отходов, а также растворов цезия или стронция высокой активности.

Публикация и авторы

Результаты опубликованы в журнале Journal of Nuclear Materials: статья «One-step immobilization of cesium and strontium from alkaline solutions via a facile hydrothermal route», 2018, т. 510, с. 243–255, DOI 10.1016/j.jnucmat.2018.08.015. Авторы — Т. А. Верещагина, Е. А. Кутихина, Я. Ю. Черных, Л. А. Соловьёв, А. М. Жижаев, С. Н. Верещагин, А. Г. Аншиц. Исследование выполнено в рамках программы государственных научных исследований.

О стабильном, нерадиоактивном стронции как металле — на странице «Металлический стронций алюминотермический».