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Technischer Bericht NTB 84-08

Kristalline Stoffe zur Verfestigung hochradioaktiver Abfälle

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Die hochradioaktiven Abfälle aus der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen müssen zur sicheren Endlagerung in einer chemisch resistenten anorganischen Matrix verfestigt werden. Neben der Verglasung dieser Abfälle besteht die Möglichkeit, das komplexe Oxidgemisch in eine kristalline Keramik einzulagern.

Es werden die strukturellen und chemischen Gesichtspunkte erörtert, die den Leitfaden bei der Auswahl und Entwicklung solcher Produkte bilden. Anschliessend werden die Zusammensetzung und der Phasenbestand der wichtigsten Entwicklungen beschrieben.

Von allen keramischen Verfestigungsformen für den Abfall aus Leistungsreaktoren weist Synroc den höchsten Entwicklungsstand auf. Die bisherigen Entwicklungen und Untersuchungen wurden allerdings nur mit simuliertem (inaktivem) Abfall durchgeführt.

Eine der wichtigsten Produkteigenschaften ist das Verhalten gegenüber Wässern. Synroc reagiert bei Temperaturen über 100°C mit Wasser langsamer als Gläser. Bemerkenswert ist die geringe Freisetzungsrate für die Actiniden. Das wichtige Nuklid 137Cs wird dagegen auch bei tieferen Temperaturen mit ähnlicher Geschwindigkeit freigesetzt wie aus Gläsern. Die Aussagen über die chemische Beständigkeit beruhen auf kurzzeitigen Experimenten, die die möglichen komplexen Wechselwirkungen in einem Endlager nicht berücksichtigen. Es fehlt deshalb auch an kausalen Modellen zur Beurteilung des Langzeitverhaltens unter Endlagerbedingungen.

Der Bericht schliesst mit Empfehlungen für weitere Arbeiten.

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