ПОЛУЧЕНИЕ МАТРИЧНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНАТНОГО ПЕРОВСКИТА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ АКТИНОИДОВ, МЕТОДОМ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА
Authors: Dolmatov Oleg Yu. , Kuznetsov Mikhail S. , Semenov Andrey O. 
Published: November 2021

Ссылка для цитирования: Долматов О.Ю., Кузнецов М.С., Семенов А.О. Получение матричного материала на основе алюминатного перовскита, предназначенного для иммобилизации актиноидов, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332. – № 10. – С. 160–170.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки способа получения перспективных минералоподобных матричных материалов, предназначенных для иммобилизации наиболее опасных с точки зрения захоронения высокорадиоактивных отходов атомной промышленности. Применение технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения таких материалов является более ресурсосберегающим и не требует сложного технологического оборудования и проведения комплексных операций по сравнению с традиционными способами получения. Цель: определить и предложить способ получения алюмината неодима в качестве матричного материала актиноидной фракции радиоактивных отходов. Объекты: алюминат неодима NdAlO3 со структурой минерала перовскит; неодим, являющийся имитатором трёхвалентной фракции радиоактивных отходов. Методы: оценка и анализ получения матричного материала путем компьютерного моделирования процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза; проведение лабораторных экспериментов по синтезу алюмината неодима; определение фазового состава разрабатываемого материала методом рентгенофазового анализа. Результаты. Описана расчетно-теоретическая модель определения принципиальной возможности процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза матричного материала на основе алюмината неодима, предназначенного для иммобилизации высокоактивных радиоактивных отходов. Методы численного моделирования позволили рассмотреть различные реакции синтеза такого материала и определить максимально возможное количество включения имитатора трехвалентных актиноидов. Так, для получения NdAlO3 необходимо использовать СВС-реакцию образования алюминий-никеля с дополнительным включением не более 46 масс. % системы Nd2O3-Al2O3 (соотношение компонентов оксидов 3,3:1) в исходную шихту смеси. Базируясь на результатах разработанной модели, было проведено экспериментальное исследование по синтезу матричного материала. Определены оптимальные условия подготовки шихты компонентов: плотность исходной системы не должна превышать 5,29 г/см3, что соответствует давлению прессования 40 МПа; максимально возможное включение Nd2O3-Al2O3 в систему Ni-Al – не более 40 масс. %. Проведенный рентгенофазовый анализ показал наличие фазы алюмината неодима во всех синтезируемых образцах, максимальная доля NdAlO3 достигается при синтезе образца с 40 масс. % добавки Nd2O3-Al2O3 и давлением прессования 30 МПа. Таким образом, использование ресурсоэффективной и простой технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза позволяет получить надежный матричный материал для иммобилизации радиоактивных отходов.