Индивидуальный итоговый проект «Иммобилизация отработавших ионообменных смол»
Автор: Нурмухаметова Дарина Олеговна
Место работы/учебы: ОГАОУ «Лицей ядерных технологий» при НИЯУ МИФИ г. Димитровграда, 10 класс
Научный руководитель: Лаврушина Елена Евгеньевна, учитель химии
Аннотация
Иммобилизация отработавших ионообменных смол является важной задачей в области обращения с радиоактивными отходами. Такие смолы применяются для очистки воды и технологических жидкостей на предприятиях атомной энергетики, в исследовательских реакторах и радиохимических лабораториях. После использования они могут содержать радионуклиды и требуют специальной переработки, кондиционирования и безопасного хранения.
Актуальность проекта обусловлена необходимостью сокращения объёмов накопленных радиоактивных отходов и разработки эффективных способов их перевода в стабильную форму, пригодную для длительного хранения или захоронения.
Цель проекта — разработать способ переработки и иммобилизации ионообменных смол, направленный на получение стабильной, компактной и пригодной для захоронения формы твёрдых отходов.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
- проанализировать научно-техническую литературу о существующих методах переработки отработавших ионообменных смол;
- провести трансформацию смолы в форму, пригодную для включения в матрицу;
- разработать состав матричного материала;
- включить трансформированную смолу в цементную матрицу с различным процентным содержанием;
- испытать полученные образцы на прочность в соответствии с требованиями безопасности НП-019-15;
- проанализировать результаты и сформулировать выводы.
Гипотеза проекта заключается в предположении, что термообработка позволит трансформировать ионообменную смолу, снизить её способность поглощать влагу и создать условия для эффективного включения в цементную матрицу.
Объект исследования: катионообменная и анионообменная смолы. Предмет — процесс включения трансформированной смолы в матричный материал.
Новизна проекта состоит в разработке метода трансформирования смолы для последующего включения в матричный материал. Практическая значимость работы связана с поиском способов безопасного обращения с радиоактивными отходами, направленных на снижение риска распространения радионуклидов в окружающую среду.
Продукт проекта — трансформированная смола, включённая в цементную матрицу.
Полученные результаты могут использоваться для дальнейшего изучения свойств иммобилизованных отходов и оценки возможности их безопасного хранения и захоронения.
Результаты
В результате выполнения проекта экспериментально исследована технология иммобилизации отработавших ионообменных смол путём их включения в цементную матрицу. Установлено, что термическая обработка позволяет трансформировать смолу, снизить её способность к набуханию и влагопоглощению и подготовить к включению в матричный материал.
Исследованы три типа цементных систем: глиноземистый цемент, портландцемент на водной основе и портландцемент с силикатным связующим. Выявлено, что прочность полученных компаундов зависит от типа цемента и содержания смолы. Наибольшая прочность — до 8,9 МПа — достигнута для образцов на основе портландцемента с силикатным связующим при содержании смолы 30–45%. Образцы на основе глиноземистого цемента также соответствовали установленному в НП-019-15 требованию к прочности не менее 5 МПа. Наименьшие показатели продемонстрировал портландцемент на водной основе, особенно при использовании анионита.
По результатам исследования оптимальное содержание смолы в цементной матрице определено на уровне 30% для всех испытанных типов цемента. Прочность образцов оценивалась с помощью автоматического пресса ТП-1-1500.
Предложенный метод может способствовать уменьшению объёма отходов и повышению безопасности обращения с ними. Окончательная пригодность полученных компаундов для хранения и захоронения требует подтверждения по совокупности установленных нормативных показателей.
Содержание работы
Если прикрепленный файл не отображается, перегрузите, пожалуйста, страницу
Загрузка…
Перезагрузить документ 
Открыть в новой вкладке Дата публикации работы: 17.10.2026
Добавить комментарий