ПОДБОР СОСТАВА МАТРИЦЫ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ ОБЛУЧЕННОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРА ИГР

Импульсный графитовый реактор (далее ИГР) является уникальной в своем роде ядерной установкой – исследовательским реактором, активная зона которого состоит из уран-графитовых блоков и стержней с обогащением 90 масс. % по изотопу ²³⁵U. В рамках конверсии реактора ИГР на низкообогащенное топливо, изучается возможность иммобилизации первой активной зоны, которая была извлечена из реактора в 1967 году. По содержанию бета-излучателей, облученное топливо относится к категории среднеактивных отходов. Расчетное значение степени выгорания ВОУ топлива составило менее 1% масс. Специалистами филиала ИАЭ РГП НЯЦ РК предложен способ иммобилизации облученного топлива реактора ИГР в цементную матрицу. Предварительно предполагается произвести разбавление топлива обедненным ураном для снижения обогащения до уровня < 20 масс. % по ²³⁵U. Свойства матрицы должны соответствовать технологическим требованиям, определенным международными [3, 4, 5] и национальными стандартами [6, 7]. Подбор состава матрицы в связи с вышеперечисленным, как и определение ее характеристик, является актуальной задачей, стоящей перед специалистами института.
Цель работы состояла в подборе состава цементного раствора, обеспечивающего формирование надежной матрицы для иммобилизации облученного топлива реактора ИГР.
В статье приводятся методики и результаты определения времени (начала) схватывания, равномерности изменения объема, водоотделения, вязкости и однородности цементного раствора.

1. Экологический кодекс Республики Казахстан: офиц. текст по сотоянию на 2 января 2021 года № 400-VI. https://adilet.zan.kz/rus/docs/K2100000400.

2. Измерение мощности излучения от облученного ядерного топлива реактора ИГР и анализ радионуклидного состава ОЯТ: отчет о НИР / А.Г. Коровиков. – Курчатов: Филиал ИАЭ РГП НЯЦ РК, 2017. – № 36-100-05/375 вн. от 01.03.17.

3. Nuclear Waste Forms / S.V. Stefanovsky, S.V. Yudintsev, R. Giere, G.R. Lump-kin // Energy, Waste and the Environment: A Geological Perspective. Geological Society, London. – 2004. – Special Publication. – V. 236. – P. 37-63.

4. Ojovan M.I. An introduction to nuclear waste immobilization / M.I. Ojovan, W.E. Lee. – Second Edition. Elsevier.

5. Технологические и организационные аспекты обращения с радиоактивными отходами // IAEA-TCS-27. – Вена. – 2005.

6. Правила организации сбора, хранения и захоронения радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива, утв. приказом Министра энергетики Республики Казахстан от 8 февраля 2016 года № 39 (с изменениями от 21.09.2020 г.).

7. СТ РК 3723-2021. Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=33712184.

8. Обзор результатов исследований импульсного реактора ИГР [Электронный ресурс] / Горин Н.В., Кандиев Я.З., Щербина А.Н. и др. – 2003. URL: https://www.nnc.kz/media/bulletin/files/xOzRdhY81A.pdf (дата обращения: 04.11.2023).

9. Институт атомной энергии национального ядерного центра республики Казахстан – 60 лет: Книга / Под ред. Батырбекова Э.Г. и Скакова М.К. – Кокшетау: КФ «Кокшетау», 2018. – 51 с.

10. Реактор ИГР. Разбавление высокообогащенного уранового топлива / Батырбеков Э.Г., Коянбаев Е.Т., Гныря В.С., Котляр А.Н. // Человек. Энергия. Атом. – 2020. – № 1(33). – С. 23-27.

11. Импульсный графитовый реактор ИГР / И.В. Курчатов, С.М. Фейнберг, Н.А. Доллежаль и др. // Атомная Энергия. – 1964. – Т. 17, вып. 6. – С. 463-474.

12. Dedik T. Russian Research Reactor Fuel Return Program starts shipping fuel to Russia [Электронный ресурс] / T. Dedik, I. Bolshinsky, A. Krass – 2003. – URL: https://inis.iaea.org/collection/ NCLCollectionStore/ Public/35/066/35066230.pdf (дата обращения 16.12.2023 г.)

13. Малинина Г.А. Строение и гидролитическая устойчивость самарий, гафний и урансодержащих стеклокристаллических материалов для иммобилизации твердых радиоактивных отходов: дис. …канд.хим.наук: 05.17.02 / Малинина Галина Александровна; ФГУП «РАДОН». – М., 2016. – 117 с.

14. Апсэ В.А. Ядерные технологии: учебное пособие / В.А. Апсэ, А.Н. Шмелев – М.: МИФИ, 2008. – 128 с.

15. Encapsulation of HEU / Graphite Particulate – Potential Formulations and Other Considerations, DEC_0988_A, S Farris, Sellafield LTD, 2020.

16. Туманов Ю.Н. Плазменные, высокочастотные, микроволновые и лазерные технологии в химико-металлургических процессах: книга / Ю.Н. Туманов. – М.: Физматлит, 2010. – 958 с.

17. Р.З. Рахимова Композицизионные вяжущие для иммобилизации токсичных и радиоактивных отходов / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, О.В. Стоянов // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. № 4. – Т. 16. – С. 175-182.

18. ГОСТ 310.4-81. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии. М.: Изд-во стандартов, 2003. – 11 с.

19. ГОСТ 310.6-85. Цементы. Методы определения водоотделения. М.: Изд-во стандартов, 2003. – 2 с.

20. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. М.: Изд-во стандартов, 2003. – 6 с.

21. ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.: Изд-во стандартов, 2018. – 32 с.