Группа ученых лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований (ЛНФ ОИЯИ) в Дубне исследовала образцы цементов, применяемых для обращения с радиоактивными отходами. В результате экспериментов исследователи нашли соединения, которые могут стать перспективной основой для дальнейших исследований новых цементных составов, сообщили в пресс-службе ОИЯИ.
Цементирование — один из наиболее простых и эффективных способов утилизации радиоактивных отходов. Для этого хх помещают в герметичный контейнер и заливают цементным раствором. Это одно из наиболее экономически выгодных и надежных решений, так как необходимые для цементирования материалы сравнительно дешевы.
Сейчас для такого типа отходов разрабатываются новые химические составы цементных материалов — так называемые цементные матрицы. К технологическим параметрам и долговечности конечной подобной продукции предъявляются жесткие требования, и на первый план выходит детальная структурная диагностика новых составов и уже готовых цементных изделий.
Научный коллектив ЛНФ ОИЯИ приступил к поиску оптимального состава цементной пасты для удержания отходов алюминия, загрязненных радиоактивными частицами. Требовалось, чтобы после затвердевания цементной матрицы итоговый материал минимально пропускал воду и щелочные растворы внутрь контейнера. Представленные результаты получены совместно с коллегами из Румынии и Египта.
«Даже для гражданского строительства проницаемость влаги в цементные материалы представляет существенную проблему. Если речь идет о хранении радиоактивных отходов, то предотвращение проникновения воды извне в уже готовые изделия становится одной из ключевых задач», — цитирует пресс-служба института одного из авторов исследования, сотрудника научно-экспериментального отдела нейтронных исследований конденсированных сред ЛНФ ОИЯИ Сергея Кичанова.
Нейтронная диагностика цемента
Ученые исследовали полученные композиты с добавлением органических и неорганических компонентов. Чтобы определить наличие внутренних трещин и полостей и уровень пористости цементных материалов, ученые использовали метод нейтронной радиографии и томографии.
Этот метод неразрушающей структурной диагностики позволяет получать нейтронные изображения и объемные реконструкции внутреннего строения объектов с пространственным разрешением выше 100 мкм. Все образцы исследовали на станции нейтронной радиографии и томографии на исследовательском реакторе ИБР-2 в ЛНФ ОИЯИ.
«Исследования показали, что органические компоненты, добавляемые в цементную пасту, препятствовали образованию трещин и пор в конечных составах. Органические соединения «забирают» избыток образующихся в процессе синтеза сопутствующих газов», — приводит пресс-служба слова научного сотрудника ЛНФ ОИЯИ Ивана Зеля.
Полученные результаты, отмечают ученые, имеют важное значение для разработки новых и совершенствования существующих технологий создания цементных материалов для хранилищ радиоактивных отходов. Кроме этого, результаты исследования могут помочь в прогнозировании влияния таких внешних условий, как влажность и уровень осадков, на механические и физические свойства этих материалов.