Áp dụng phương pháp Geopolyme hóa để đóng rắn chất thải phóng xạ dạng lỏng đã cô đặc của nhà máy điện hạt nhân

Bài viết trình bày các nghiên cứu về ảnh hưởng của thành phần tác nhân goepolyme, tỷ lệ CTPX/tác nhân geopolyme, tỷ lệ chất phụ gia bentonit, tro bay tới độ bền cơ học và hóa học của khối sản phẩm sau khi đóng rắn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Áp dụng phương pháp Geopolyme hóa để đóng rắn chất thải phóng xạ dạng lỏng đã cô đặc của nhà máy điện hạt nhân THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYME HÓA ĐỂ ĐÓNG RẮN CHẤT THẢI PHÓNG XẠ DẠNG LỎNG ĐÃ CÔ ĐẶC CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN Trong quá trình vận hành và bảo dưỡng nhà máy điện hạt nhân thường sinh ra một lượng lớn chất thải phóng xạ (CTPX) dạng lỏng. Sau các quá trình xử lý hóa học, trao đổi ion hoặc cô đặc sẽ thu được CTPX dạng lỏng đậm đặc. Để thỏa mãn các tiêu chuẩn của kiện chất thải trước khi chôn cất, cần phải chuyển các CTPX dạng lỏng đậm đặc này sang trạng thái rắn. Trong bài báo này đã nghiên cứu áp dụng phương pháp geopolyme hóa để đóng rắn mẫu giả CTPX có thành phần cơ bản với các dung dịch CTPX đã cô đặc từ nhà máy điện hạt nhân. Các thông số công nghệ như thành phần của hốn hợp các tác nhân tham gia phản ứng geopolyme, tỷ lệ phối trộn tác nhân phản ứng với lượng CTPX, lượng các chất phụ gia bentonit, tro bay của nhà máy nhiệt điện, độ bền cơ học và khả năng hòa tách các hạt nhân phóng xạ khỏi khối sản phẩm đóng rắn cũng đã được nghiên cứu. 1. Đặt vấn đề gia bentonit, tro bay tới độ bền cơ học và hóa học Trong các loại chất thải phóng xạ phát của khối sản phẩm sau khi đóng rắn. sinh từ nhà máy điện hạt nhân (NM ĐHN) thì chất 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu thải phóng xạ dạng lỏng hoạt độ thấp và trung bình chiếm một tỉ lệ rất lớn., các CTPX dạng 2.1. Vật liệu chính lỏng sau khi được làm đậm đặc sẽ được đóng Mẫu CTPX: Thông thường nước thải từ rắn bằng phương pháp xi măng hóa, bitum hóa các khu vực của NM ĐHN, được thu gom, phân và geopolyme hóa. So với phương pháp xi măng loại theo nguồn gốc và hoạt độ và được cô đặc hóa và bitum hóa thì geopolyme hóa là phương qua nhiều bước (kết tủa, bay hơi, trao đổi ion,…), pháp tương đối mới và thể hiện một số đặc tính nhưng phần lớn được thực hiện bằng cô đặc chân ưu việt hơn như: tỷ lệ CTPX/tác nhân geopolyme không để thu CTPX đậm đặc có hàm lượng Bo và lớn hơn, sản phẩm sau khi đóng rắn có độ bền cơ các muối khác rất cao và thay đổi trong khoảng học và hóa học lớn hơn [1,2,3]… rất rộng [4]. Trong đó hàm lượng Bo từ vài chục Báo cáo này trình bày các nghiên cứu về đến vài trăm g/L, được quan tâm nhất do nó có ảnh hưởng của thành phần tác nhân goepolyme, ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đóng rắn CTPX. tỷ lệ CTPX/tác nhân geopolyme, tỷ lệ chất phụ Trên cơ sở nghiên cứu thành phần các CTPX đã30 Số 50 - Tháng 3/2017 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂNcô đặc của các NM ĐHN trên thế giới (bảng 1), học trên máy phát xạ huỳnh quang tia X (XRF)các tác giả đã pha chế mẫu CTPX giả định với của hãng XEPOS. Kết quả phân tích được thểthành phần nêu trong bảng 2. [4]. hiện trong Bảng 4. Bảng 1: Thành phần CTPX cô đặc phổ biến ở các nhà máy ĐHN. Bảng 3: Thành phần hóa học của tro bay nhà máy nhiệt điện Uông Bí Thông số Giá trị Thông số Giá trị Boric axit (g/l) 60-400 Tổng muối (g/l) 300-400 Nguyên liệu Thành phần hóa học (%) + 3 Na (g/l) 90-100 Tỉ trọng (g/cm ) 1,2-1,3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2 O MKN K+ (g/l) 10-12 Chất hữu cơ (g/l) 3-4 Tro bay Uông Bí 58,5 28,1 6,1 0,8 1,1 0,1 2,6 20 - 45 pH ~ 13 NO3- (g/l) 40 - 50 Bảng 2: Thành phần chất thải phóng xạ mô phỏng để nghiên cứu Bảng 4: Thành phần hóa học của bentonit Đức Trọng, Lâm Đồng Mật độ Độ Độ SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO Na2O K2O Thành phần H3BO3 K2SO4 CaCl2 Fe(NO3)3 NaNO3 NaOH CsCl2 (g/cm2) ...