методи дослідження і кваліфікації цементних виробів для переробки та зберігання радіоактивних відходів

 

¹Т. В. Ковалінська, ¹І. М. Вишневський, ¹ І. А. Остапенко, ¹ В. І. Сахно, ² А. М. Файнлейб

 

¹Інститут ядерних досліджень НАН України,

²Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України

 

Підвищення ефективності досліджень і випробувань різних виробів з бетону, призначених для тривалого зберігання радіоактивних відходів, є актуальною сучасною проблемою і відповідає нагальним завданням підвищення безпеки ядерної енергетики. Можна успішно вирішувати такі завдання, якщо використовувати підходи, рекомендовані останніми нормативними документами МАГАТЕ про кваліфікації обладнання АЕС на предмет придатності та залишкового ресурсу роботи в умовах дії радіації і всіх інших експлуатаційних факторів, властивих цим ядерним об'єктам.

Для реалізації зазначених рекомендацій в секторі радіаційних технологій ІЯД НАНУ розроблено новий, нетрадиційний комплексний метод кваліфікаційних випробувань, що дозволяє швидко визначити не тільки залишковий ресурс устаткування, але і динаміку зміни властивостей виробу в процесі зношування (старіння). А це дозволить прогнозувати поведінку різних виробів і конструкційних матеріалів на найближчі і віддалені періоди їх експлуатації. Для таких досліджень і випробувань вже створена інструментальна база, заснована на електрофізичній радіаційній техніці.

Відображаються шляхи адаптації даної техніки до нових завдань і результати випробувань бетонних виробів, що використовують нові радіаційно-модифіковані органо-мінеральні композитні цементуючі системи. Було виявлено, що нові радіаційно-модифіковані види бетону відрізняються від звичайного бетону високою корозійною стійкістю, практично повною відсутністю вологопоглинання, істотно більш високою водо - і морозостійкістю, в кілька разів міцніше. Однак, технологія випробування і досліджень цих матеріалів має ряд особливостей, які в даний час можна вирішувати тільки на експериментальній радіаційній установці.

Суть методики таких випробувань  полягає в одночасному впливі всіх експлуатаційних факторів, включаючи радіацію на матеріал чи конструкцію вцілому. Умови досліджень і випробувань цим методом максимально наближені до передбачуваних експлуатаційних і дозволяє детально дослідити всі зміни властивостей бетонних виробів і матеріалів на всіх режимах роботи ядерних об'єктів і етапах їх експлуатації. Такий підхід різко скорочує терміни випробувань і дає значно більше інформації про динаміку властивостей виробів і їх структури.

Були проведені великі випробування різних показників виробів з радіаційно-модифікованого полімер бетону (РМПБ), виконані за міжнародними стандартами, прийнятими для виробів з цементу. Ці результати свідчать, що запропонована методика прискорених комплексних випробувань є перспективною і дозволяє істотно скоротити час розробки нових цементуючих систем і більш надійних цементних виробів нового покоління. Наведені мікрофотографії динаміки структури полімербетону в процесі його формування, наслідки ефектів радіаційної полімеризації. Отримані таблиці даних про властивості бетону, підтверджують, що запропоновані мінерало-органічні цементуючі композиції є перспективним напрямком виробництва радіаційно-стійких виробів для роботи з радіоактивними відходами, конструкційних елементів для АЕС та інших відповідальних об'єктів зі складними умовами експлуатації.