Rūta Druteikienė, Justina Šapolaitė, Žilvinas Ežerinskis, Evaldas
Naujalis, and Andrius Puzas
Received 8 October 2014; revised 4 December 2014; accepted 20
March 2015
RADIOAKTYVIŲJŲ ATLIEKŲ
KIETINIMAS CEMENTU: JODO JUNGTIS SU BETONU STIPRIAI
ŠARMINĖJE APLINKOJE
Radioaktyviųjų atliekų saugyklų
inžinerinių barjerų funkcija – užtikrinti ilgalaikį ir saugų
pavojingų atliekų laikymą užkertant kelią nekontroliuojamam
radionuklidų sklidimui į aplinką. Potencialus radionuklidų
sklidimas per saugyklų inžinerinius barjerus gali atsirasti dėl
oksiduojančio / redukuojančio aplinkos poveikio ir dėl to
susidarančių radioaktyviųjų elementų cheminių savybių pokyčių.
Radioaktyviųjų elementų sulaikymas kietinančioje matricoje yra
svarbi sąlyga, leidžianti užtikrinti efektyvų radioaktyviųjų
atliekų saugojimą.
Darbe buvo tiriama jodo (127I) sorbcijos į hidratuotą
cementą ir išplovimo iš jo kinetika, proceso priklausomybė nuo
elemento cheminės formos stipriai šarminėje (pH > 12) terpėje
naudojant / nenaudojant reduktorių Na2S2O4.
Nustatytas jodo pasiskirstymo tarp kietos ir skystos fazės
koeficientas (Kd). Eksperimentinėje sistemoje be reduktoriaus
jodo Kd kito 172–1095 mL g–1 ribose, sistemoje su
reduktoriumi jodido (I–) Kd siekė 83–92 mL g–1.
Eksperimento rezultatai rodo, kad stipriai šarminėje aplinkoje
jodas yra efektyviai fiksuojamas cemento matricoje ir jo
sorbcija priklauso nuo jodo oksidacijos laipsnio.
References
/
Nuorodos
[1] J. Tits, E. Wieland,
C.J. Müller, C. Landesman, and M.H. Bradbury, Strontium binding
by calcium silicate hydrates, J. Colloid Interface Sci.
300(1),
78–87 (2006),
http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2006.03.043
[2] M. Harfouche, E. Wieland, R. Dähn, T. Fujita, J. Tits, D.
Kunz, and M. Tsukamoto, EXAFS study of U(VI) uptake by calcium
silicate hydrates, J. Colloid Interface Sci.
303(1),
195–204 (2006),
http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2006.07.019
[3] X. Gaona, R. Dähn, J. Tits, A.C. Scheinost, and E. Wieland,
Uptake of Np(IV) by C-S-H phases and cement paste: an EXAFS
study, Environ. Sci. Technol.
45(20), 8765–8771 (2011),
http://dx.doi.org/10.1021/es2012897
[4] F.P. Glasser, J. Marchand, and E. Samson, Durability of
concrete-degradation phenomena involving detrimental chemical
reactions, Cement Concr. Res.
38(2), 226–246 (2008),
http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.09.015
[5] A. Stockdale and N.D. Bryan, The influence of natural
organic matter on radionuclide mobility under conditions
relevant to cementitious disposal of radioactive wastes: A
review of direct evidence, Earth Sci. Rev.
121, 1–17
(2013),
http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.02.007
[6] D. Jacques, L. Wang, E. Martens, and D. Mallants, Modelling
chemical degradation of concrete during leaching with rain and
soil water types, Cement Concr. Res.
40(8), 1306–1313
(2010),
http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.02.008
[7] N.D.M. Evans, Binding mechanisms of radionuclides to cement,
Cement Concr. Res.
38(4), 543–553 (2008),
http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.11.004
[8] G. Klevinskas, A. Juodis, R. Plukienė, A. Plukis, and V.
Remeikis, Analysis of iodine release from the defective fuel
elements of the RBMK-1500 reactor, Lith. J. Phys.
47(2),
211–219 (2007),
http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.47208
[9] G. Klevinskas, A. Juodis, A. Plukis, R. Plukienė, and V.
Remeikis, Determination of I-129 activity in the RBMK-1500 main
circulation circuit, Nucl. Eng. Des.
238(7), 1518–1524
(2008),
http://dx.doi.org/10.1016/j.nucengdes.2007.10.012
[10] V. Remeikis, A. Plukis, A. Juodis, A. Gudelis, D.
Lukauskas, R. Druteikienė, G. Lujanienė, B. Lukšienė, R.
Plukienė, and G. Duškesas, Study of the nuclide inventory of
operational radioactive waste for the RBMK-1500 reactor, Nucl.
Eng. Des.
239(4), 813–818 (2009),
http://dx.doi.org/10.1016/j.nucengdes.2008.11.010
[11] A. Jermolajev, L. Juodis, R. Druteikienė, and V. Remeikis.
Implementation of the indirect assessment method for I-129 and
Cs-135 accumulation in the RBMK-1500 reactor coolant
purification system, Nucl. Eng. Des.
267, 132–139
(2014),
http://dx.doi.org/10.1016/j.nucengdes.2013.11.079
[12] S.D. Park, J.S. Kim, S.H. Han, Y.K. Ha, K.S. Song, and K.Y.
Jee, The measurement of
129I in the cement and the
paraffin solidified low and intermediate level wastes (LILWs),
spent resin or evaporated bottom from the pressurized water
reactor (PWR) nuclear power plants, Appl. Radiat. Isot.
67(9),
1676–1682 (2009),
http://dx.doi.org/10.1016/j.apradiso.2009.01.086
[13] M. Fuhrmann, S. Bajt, and M.A. Schoonen, Sorption of iodine
on minerals investigated by X-ray absorption near edge structure
(XANES) and
125I tracer sorption experiments, Appl.
Geochem.
13(2), 127–137 (1998),
http://dx.doi.org/10.1016/S0883-2927(97)00068-1
[14] I. Bonhoure, A.M. Scheidegger, E. Wieland, and R. Dahn,
Iodine species uptake by cement and CSH studied by I K-edge
X-ray absorption spectroscopy, Radiochim. Acta
90,
647–651 (2002),
http://dx.doi.org/10.1524/ract.2002.90.9-11_2002.647
[15] M. Toyohara, M. Kaneko, H. Ueda, N. Mitsutsuka, H.
Fujihara, T. Murase, and N. Saito, Iodine sorption onto mixed
solid alumina cement and calcium compounds, J. Nucl. Sci. Tech.
37(11), 970–978 (2000),
http://dx.doi.org/10.1080/18811248.2000.9714980
[16] M. Toyohara, M. Kaneko, H. Ueda, N. Mitsutsuka, H.
Fujihara, N. Saito, and T. Murase, Contribution to understanding
iodine sorption mechanism onto mixed solid alumina cement and
calcium compounds, J. Nucl. Sci. Tech.
39(9), 950–956
(2002),
http://dx.doi.org/10.1080/18811248.2002.9715281
[17] LST EN 196-6:2010 Methods of Testing Cement – Part 6:
Determination of Fineness (Lithuanian Standards Board, 2010)
[18] J. Tits, A. Jakob, E. Wieland, and P. Spieler, Diffusion of
tritiated water and
22Na
+ through
non-degraded hardened cement pastes, J. Contam. Hydrol.
61(1–4),
45–62 (2003),
http://dx.doi.org/10.1016/S0169-7722(02)00112-2
[19] S. Yang, J. Li, Y. Lu, Y. Chen, and X. Wang, Sorption of
Ni(II) on GMZ bentonite: Effects of pH, ionic strength, foreign
ions, humic acid and temperature, Appl. Radiat. Isot.
67(9),
1600–1608 (2009),
http://dx.doi.org/10.1016/j.apradiso.2009.03.118
[20] M. Honty, M. De Craen, L. Wang, J. Madejova, A. Czimerova,
M. Pentrak, I. Striček, and M. Van Geet, The effect of high pH
alkaline solutions on the mineral stability of the Boom Clay –
Batch experiments at 60 °C, Appl. Geochem.
25(6),
825–840 (2010),
http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2010.03.002
[21] I. Neretnieks, Development of a simple model for the
simultaneous degradation of concrete and clay in contact, Appl.
Geochem.
43, 101–113 (2014),
http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.02.009
[22] D. Kaplan and G. Iverson,
I-129 Test and Research to
Support Disposal Decisions (2001),
http://www.osti.gov/scitech/biblio/773564-WXmohM/native/
[23] M.I. Ojovan, G.A. Varlackova, Z.I. Golubeva, and O.N.
Burlaka, Long-term field and laboratory leaching tests of
cemented radioactive wastes, J. Hazard. Mater.
187(1–3),
296–302 (2011),
http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.01.004
[24] M. Atkins and F.P. Glasser, Application of portland
cement-based materials to radioactive waste immobilization,
Waste Manag.
12(2–3), 105–115 (1992),
http://dx.doi.org/10.1016/0956-053X(92)90044-J
[25] D.A. Sverjensky and K. Fukushi, Anion adsorption on oxide
surface: inclusion of the water dipole in modeling the
electrostatics of ligand exchange, Environ. Sci. Technol.
40(1),
263–271 (2006),
http://dx.doi.org/10.1021/es051521v