Synroc , сокращение от «синтетический камень», является средством безопасного хранения радиоактивных отходов . Он был впервые применен в 1978 году группой под руководством профессора Теда Рингвуда в Австралийском национальном университете , а дальнейшие исследования проводились в сотрудничестве с ANSTO в исследовательских лабораториях в Лукас-Хайтс .
Synroc состоит из трех титанатных минералов – голландита , цирконолита и перовскита – плюс рутила и небольшого количества металлического сплава . Они объединяются в суспензию, к которой добавляется часть высокоактивных жидких ядерных отходов . Смесь высушивается и прокаливается при температуре 750 °C (1380 °F) для получения порошка.
Затем порошок прессуется в процессе, известном как горячее изостатическое прессование (ГИП), при котором он сжимается в контейнере из нержавеющей стали , похожем на сильфон , при температуре 1150–1200 °C (2100–2190 °F).
В результате получается цилиндр из твердого, плотного, черного синтетического камня.
Если хранить ядерные отходы в жидкой форме, они могут попасть в окружающую среду и водные пути и нанести большой ущерб. В твердой форме эти риски значительно минимизированы.
В отличие от боросиликатного стекла , которое является аморфным , Synroc представляет собой керамику , которая включает радиоактивные отходы в свою кристаллическую структуру . Природные породы могут хранить радиоактивные материалы в течение длительного времени. Цель Synroc — имитировать это, преобразуя жидкость в кристаллическую структуру и используя ее для хранения радиоактивных отходов. Стеклокомпозитные материалы на основе Synroc (GCM) сочетают в себе технологическую и химическую гибкость стекла с превосходной химической стойкостью керамики и могут достигать более высоких нагрузок отходов. [1] [2]
Различные типы форм отходов Synroc (соотношения минеральных компонентов, конкретные давления и температуры HIP и т. д.) могут быть разработаны для иммобилизации различных типов отходов. Только цирконолит и перовскит могут вмещать актиниды. Точные пропорции основных фаз варьируются в зависимости от состава ВАО. Например, Synroc-C разработан так, чтобы содержать около 20% по весу прокаленных ВАО и состоит примерно из (% по весу): 30 – голландита; 30 – цирконолита; 20 – перовскита и 20 – оксидов Ti и других фаз. Иммобилизация отходов оружейного плутония или трансурановых элементов вместо объемных ВАО может существенно изменить состав фазы Synroc на преимущественно керамику на основе цирконолита или пирохлора. Исходный прекурсор для изготовления Synroc-C содержит ~57% по весу TiO2 и 2% по весу металлического Ti. Металлический титан обеспечивает восстановительные условия во время синтеза керамики и помогает снизить улетучивание радиоактивного цезия. [3]
Synroc не является методом утилизации. [4] Synroc все равно необходимо хранить. Даже если отходы удерживаются в твердой решетке и не распространяются, они все равно радиоактивны и могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Synroc является превосходным методом хранения ядерных отходов, поскольку он сводит к минимуму выщелачивание . [5]
В 1997 году Synroc был испытан с реальными ВАО с использованием технологии, разработанной совместно ANSTO и Аргоннской национальной лабораторией Министерства энергетики США. [1] В январе 2010 года Министерство энергетики США выбрало горячее изостатическое прессование (ГИП) для переработки отходов в Национальной лаборатории Айдахо . [6]
В апреле 2008 года Battelle Energy Alliance подписала контракт с ANSTO, чтобы продемонстрировать преимущества Synroc при переработке отходов, которыми управляет Batelle в рамках своего контракта на управление Национальной лабораторией Айдахо . [7]
В апреле 2005 года компания Synroc была выбрана для многомиллионной «демонстрационной» сделки по уничтожению 5 т (5,5 коротких тонн) отходов, загрязненных плутонием , на заводе British Nuclear Fuel в Селлафилде на северо-западном побережье Англии .