Кіріспе

Синрок, "жасанды тас" деген сөздердің біріктірілуінен жасалған атау, радиоактивті қалдықтарды қауіпсіз сақтау тәсілі болып табылады. Оны 1978 жылы Австралия Ұлттық университетінде профессор Тед Рингвуд басқарған команда алғаш рет жасады, ал одан әрі зерттеулер ANSTO мен бірлесіп Лукас Хайтс зерттеу орталықтарында жүргізілді.

Өндiру

Синрок үш титанат минералынан – голланд, цирконолит және перовскиттен, сондай-ақ рутил мен аздаған металл қорытпасынан тұрады. Бұл минералдар суспензияға араластырылып, оған жоғары деңгейдегі сұйық ядролық қалдықтар қосылады. Араласқан қоспа кептіріліп, 750 °C (1382 °F) температурада қыздырылып ұнтаққа айналдырылады. Содан кейін ұнтақ ыстық изостатикалық престеу (HIP) процесі арқылы қысылады, онда ол балға тәрізді тот баспайтын болаттан жасалған ыдыс ішінде қысымға ұшыратылады. Нәтижесінде қатты, тығыз, қара синтетикалық тас цилиндр пайда болады.

Салыстырулар

Егер ядролық қалдықтар сұйық күйде сақталса, олар қоршаған ортаға және су жолдарына еніп, кең ауқымда зиян келтіруі мүмкін. Қатты күйде бұл тәуекелдер едәуір төмендейді. Боросиликатты шыныдан айырмашылығы, ол аморфты болса, Synroc – радиоактивті қалдықтарды кристалдық құрылымына енгізетін керамика. Табиғи тау жыныстары радиоактивті материалдарды ұзақ мерзімге сақтауға қабілетті. Synroc мақсаты – сұйықтықты кристалдық құрылымға айналдыру арқылы осыны имитациялау және радиоактивті қалдықтарды сақтау үшін пайдалану. Synroc негізіндегі шыны композиттік материалдар (GCM) шынының өндірістік және химиялық икемділігін керамиканың жоғары химиялық тұрақтылығымен үйлестіріп, қалдықтардың жоғары концентрациясына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Әртүрлі Synroc қалдық формалары (компоненттік минералдардың арақатынасы, нақты HIP қысымы мен температурасы және т.б.) әртүрлі қалдықтарды бекіту үшін жасалуы мүмкін. Актинидтерді қабылдай алатыны – тек цирконолит пен перовскит қана. Басты фазалардың нақты пропорциялары жоғары деңгейлі радиоактивті қалдықтардың (HLW) құрамына байланысты өзгереді. Мысалы, Synroc C құрамында салмағы бойынша шамамен 20% кальцинирленген HLW бар және ол шамамен (% салмағы бойынша) келесідей: 30% – голландтит; 30% – цирконолит; 20% – перовскит және 20% – тиоксидтер және басқа фазалар. Қарулық сападағы плутонийді немесе трансурандық қалдықтарды HLW орнына бекіту Synroc фазалық құрамын негізінен цирконолит немесе пироклор негізіндегі керамикаға өзгертуі мүмкін. Synroc C өндірісіне арналған бастапқы прекурсор құрамында салмағы бойынша ~57% TiO2 және салмағы бойынша 2% металл Ti бар. Металл титаны керамикалық синтез кезінде тотығу-тотықсыздану ортасын қамтамасыз етеді және радиоактивті цезийдің булануын азайтуға көмектеседі. Synroc – қалдықтарды жою әдісі емес. Synroc әлі де сақталуы керек. Қалдықтар қатты торда ұсталып, таралуына кедергі жасалса да, олар радиоактивті болып қала береді және айналасына зиянды әсер ете алады. Synroc – ядролық қалдықтарды сақтаудың тиімді әдісі, себебі ол шығарылымды азайтады.

Өндірістегі пайдалану

1997 жылы Synroc нақты HLW-мен ANSTO және АҚШ DoE-нің Argonne Ұлттық зертханасы бірлесіп әзірлеген технологияны пайдалана отырып сынақтан өтті. 2008 жылдың сәуір айында Battelle Energy Alliance компаниясы ANSTO компаниясымен келісімшартқа қол қойды, бұл Synroc-тың Batelle басқаратын қалдықтарды өңдеудегі тиімділігін, Айдахо Ұлттық зертханасын басқару шартының бір бөлігі ретінде көрсетуді мақсат етеді. 2005 жылдың сәуір айында Synroc Англияның солтүстік-батыс жағалауындағы British Nuclear Fuels компаниясының Sellafield зауытында плутониймен ластанған қалдықтарды жою бойынша көп миллиондық "демонстрациялық" келісімшартқа ие болды.