5.2.2.3 Использование термореактивных смол

Из всей совокупности термореактивных смол применение в качестве матрицы для отверждения жидких радиоактивных отходов нашли карбамидные и полиэфирные смолы.

При использовании полиэфирной смолы производится смешивание обезвоженных (насколько это возможно) концентратов жидких радиоактивных отходов с мономерами смолы при добавлении катализатора. После смешивания, которое идёт в ёмкости, происходит затвердевание полученной смеси в результате явления полимеризации. Затвердевание идёт обычно в течение двух часов. Отверждённый продукт имеет высокие качества из-за отсутствия воды. Обеспечивается высокая степень включения в матрицу обезвоженных концентратов жидких отходов (58% по массе). Образующиеся блоки имеют отличную механическую прочность, термостойкость при (600÷890)°С. Также отмечается высокая стойкость монолитов к радиоактивному излучению; незначительное выделение газов, которое не приводит к вспучиванию продукта; водостойкость соответствует показателям битумных блоков [24].

Но применение полиэфирной смолы в качестве матрицы ограничивается её высокой стоимостью, которая в (3÷4) раза больше, чем у битума, что экономически невыгодно. Использование полиэфирной смолы целесообразно при отверждении небольших объёмов отходов. При использовании такой смолы необходимы различные реагенты, например, катализаторы и стирол, которые создают угрозы пожаров и взрывов, что требует значительных затрат на обеспечение соответствующих мер защиты и безопасности. Так как применение такой смолы требует значительного подсушивания концентратов, повышаются энергозатраты при работе барабанных вакуумфильтров [24].

Карбамидную смолу применяют для отверждения пульп и кубовых остатков. Такую смолу применяют в виде (45÷65)% водной эмульсии. В результате этого отверждение идёт в водной среде, что приводит к включению воды в систему. Поэтому готовый отверждённый продукт имеетпоры и отличается плохой водостойкостью [24].

Смешивание и затвердевание проводится при комнатной температуре с введение катализатора непосредственно в ёмкости, в которой готовый продукт затем отправляется на хранение и транспортируется.

Готовый продукт имеет термическую стойкость при воздействии температур до 345°С. Высокая степень выщелачивания должна предусматривать изоляцию от влаги при хранении и транспортировании. Также стоимость такой смолы в (1,5÷2) раза больше битума. Для повышения конкурентоспособности необходимо максимально обезвоживать концентраты пере процессом отверждения жидких отходов. Такое обезвоживание позволяет и снизить расход смолы и объём готового продукта. Но в связи с этим усложняется технологический процесс отверждения. Использование как карбамидной, так и полиэфирной смол целесообразно только в частных случаях отверждения жидких радиоактивных отходов [24].

Качественное или полуколичественное сравнение связующих для отверждения жидких радиоактивных отходов по конкретным показателям приведено в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Характеристика отверждённых отходов

Характеристика	Цемент		Битум		Карбамидная смола		Полиэфирная смола
Текучесть смеси	Плохая		Отличная		Хорошая		Хорошая
Степень включения	низкая, умеренная (0,5÷0,9)		Высокая (более 2,0)		Умеренная (0,6÷1,0)		Высокая (более 2,0)
Плотность продукта, кг/м3	(1500÷2000)		(1000÷1500)		(1000÷1300)		(1100÷1300)
Прочность удержания воды		Хорошая		Вода удаляется в процессе	Отличная	Вода удаляется предварительно
Механическая стойкость		Хорошая		Хорошая	Отличная	Отличная
Радиационная стойкость		Отличная		Хорошая	Хорошая	Хорошая
Вымываемость щелочных и щелочноземельных металлов, г/(см2 · сут)		(10-3÷10-1)		(10-6÷10-4)	(10-3÷10-2)	(10-5÷10-3)