В тематическом обзоре представлен анализ современных подходов к разработке и применению стеклокристаллических материалов для иммобилизации радиоактивных отходов. Систематизированы данные о различных типах матричных материалов: боросиликатных, алюмосиликатных и фосфатных стеклах.
Особое внимание уделено исследованию влияния химического состава и структурных особенностей на ключевые характеристики материалов: химическую стойкость, механическую прочность и термическую стабильность. Рассмотрены инновационные методы синтеза матричных материалов, включая лазерное спекание и различные способы модификации стёкол оксидами металлов. Проанализированы перспективы применения наноструктурированных стеклокристаллических материалов как перспективных матриц для долговременного хранения радиоактивных отходов. Обобщены результаты исследований по включению различных типов радиоактивных отходов в стекломатрицы, включая жидкие отходы, фосфатные осадки и солевые отходы. Представлены современные технологические решения для процессов остекловывания, в том числе с использованием индукционных печей с холодным тиглем.
Обзор демонстрирует текущее состояние и тенденции развития технологий иммобилизации радиоактивных отходов в стекломатрицах, подчеркивая важность создания материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками для обеспечения безопасного хранения радиоактивных отходов.
Представлены документы из фонда РНТБ, а также аннотированные описания электронных ресурсов и ссылки на полные тексты.
С полными текстами статей можно ознакомиться в зале информационно-справочной службы, комната 613, и в читальном зале периодических изданий, комната 614. Телефон для справок +375 17 226 61 88.
Влияние состава и структурных различий цирконийсодержащих натриево-цезиевых алюмоборосиликатных стекол на их термическую стабильность и водостойкость / В. Е. Еремяшев, Г. Г. Кориневская, Д. Е. Живулин [и др.] // Вопросы радиационной безопасности. – 2025. – № 1. – С. 14–24. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=80564750 (дата обращения: 03.08.2026).
Исследовано влияние добавления разного количества циркония на строение, термическую стабильность и химическую стойкость алюмоборосиликатных стеклосодержащих матричных материалов, полученных быстрым охлаждением (закалкой) расплавов с разным соотношением натрия и цезия. Методами колебательной спектроскопии исследованы особенности анионной структуры стеклосодержащей части данных материалов, сформированы выводы о влиянии соотношения Na/Cs и добавления циркония на изменение температуры размягчения/стеклования и скорость растворения основных компонентов при длительной выдержке в водной среде. Полученные результаты рекомендуются к использованию при оценке и корректировке свойств матричных боросиликатных материалов для иммобилизации высокоактивных радиоактивных отходов.
Влияние числа донных секций печи ИПХТ с донным нагревом и поверхностного эффекта на электрические параметры индуктора / А. А. Хоршев, Д. Б. Лопух, А. В. Вавилов [и др.] // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. – 2025. – Т. 18, № 1. – С. 80–90. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=80378603 (дата обращения: 03.08.2026).
Исследованы электромагнитные процессы в печи ИПХТ (индукционная печь с холодным тиглем) с донным нагревом (ИПХТ-ДН) на основе численного моделирования с использованием 3D-электромагнитной (ЭМ) модели. Показана перспективность использования печей ИПХТ-ДН для остекловывания радиоактивных отходов (РАО) благодаря новым преимуществам схемы плавки. Изучено влияние числа донных секций холодного тигля и степени проявления поверхностного эффекта в ванне расплава m2 боросиликатного стекла на электрические параметры индуктора: электрический КПД, коэффициент мощности, напряжение и ток индуктора, мощность в расплаве и др. На основе полученных зависимостей сформулированы рекомендации по достижению наилучших значений исследуемых параметров, обеспечивающих повышенную эффективность и надежность работы печей ИПХТ-ДН.
Закирьянов, Д. О. Структура и теплофизические свойства стеклообразующей системы Na2O – Al2O3 – P2O5 / Д. О. Закирьянов, М. И. Власов // Расплавы. – 2025. – № 3. – С. 192–204.
Одним из применений фосфатных стекол является их использование в качестве матриц для иммобилизации радиоактивных отходов. Методом классической молекулярной динамики рассчитан ряд физико-химических свойств стекла Na2O – Al2O3 – P2O5 с массовой долей компонентов 0.25 – 0.25 – 0.5, соответственно, перспективного в качестве основы для иммобилизационных матриц. Модельная система была плавно охлаждена от расплава при Т = 2300 К до комнатной температуры. В процессе охлаждения получены температурные зависимости плотности и теплоемкости. Теплоемкость стекла при комнатной температуре по данным расчета составляет 1.17 Дж/(г*К). Рассчитанные зависимости среднеквадратических смещений ионов от времени, а также функции радиального распределения показывают, что ансамбль при комнатной температуре представляет собой стекло. Проведен детальный анализ локальной структуры, включая статистику локальных окружений [MeOn]. Показано, что стекло содержит тетраэдры [PO4], которые комбинированы с [AlO5] и [AlO6], а также разнообразными натриевыми группировками. Максимумы функций радиального распределения P–O, Al–O и Na–O лежат при 1.50, 2.02 и 2.45 Å, соответственно, что хорошо согласуются с данными других авторов о структуре близких по составу стекол. Кроме того, рассчитанная для комнатной температуры плотность 2.526 г/см3 попадает в интервал типичных плотностей фосфатных стекол и соответствует экспериментально измеренной. Рассчитаны плотности колебательных состояний ионов в стекле. Характерные частоты колебаний алюминия и фосфора в области 450 см-1 и 1300 см-1, соответственно, согласуются с экспериментальными спектрами комбинационного рассеяния света в полуколичественном отношении. Для расчета коэффициента теплопроводности использовали неравновесную молекулярную динамику, моделируя поток тепла в ячейке и регистрируя установившийся температурный градиент. Рассчитанные коэффициенты теплопроводности и температуропроводности равны 1.35 Вт/(м*К) и 4.57*10-7 м2/с, соответственно.
Иммобилизация фосфатного осадка пирохимической переработки ОЯТ в боросиликатную матрицу / Н. Ф. Карпович, Т. И. Кольцова, Е. А. Пузанская [и др.] // Радиоактивные отходы. – 2025. – № 3. – С. 15–26. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=83169977 (дата обращения: 03.08.2026).
Приведены результаты экспериментов по получению боросиликатных стекол для иммобилизации фосфатсодержащих радиоактивных отходов (РАО) от пирохимической переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Включение РАО составляло 10 и 15 масс.%, с количеством по Р2О5 до 5,8 масс. %. Изучены структура и свойства стекол, для синтеза которых в качестве прекурсора SiO2 использовали кварцевый песок и кремнезоль. Определено, что структура таких стекол мало отличается, оба типа обладают высокими показателями качества и соответствуют нормам НП-019-15. Для разработки технологии иммобилизации фосфатного осадка от пирохимической переработки ОЯТ в боросиликатную матрицу предложен способ остекловывания дозированием пульпы на основе кремнезоля, который был осуществлен на лабораторном стенде.
Иммобилизация Cs-137 в алюмосиликатных матрицах, роль цеолита Na-Y и метод синтеза / О. О. Шичалин, Е. К. Папынов, А. А. Белов [и др.] // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. – 2025. – Т. 16, № 2. – С. 68–72. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=85424100 (дата обращения: 03.08.2026).
Исследована иммобилизация высокоактивного радионуклида 137Cs в керамические матрицы на основе цеолита NaY, предварительно насыщенного цезием. Сравнивались четыре метода консолидации: холодное прессование с последующим спеканием (CPS), CPS с микроволновым нагревом (MW), горячее прессование (HP) и искровое плазменное спекание (SPS). Установлено, что метод SPS при 1000 °C и времени выдержки 5 мин позволяет получить керамику с наивысшими функциональными характеристиками: скорость выщелачивания ионов Cs⁺ составила 2,3·10-8 г/(см2·сут), микротвердость – 619 HV, плотность – 2,721 г/см3. Высокие показатели обусловлены формированием однородной мелкозернистой структуры с изоструктурными фазами поллуцита CsAlSiO4 и нефелина Na8Al4Si4O18 кубической сингонии. Метод HP также показал сокращение времени обработки до 5 мин и высокую микротвердость (587 HV), однако скорость выщелачивания была на два порядка выше. Методы CPS и MW не привели к значительному улучшению свойств по сравнению с SPS. Полученные SPS-керамики соответствуют требованиям международного стандарта ISO 6961:1982.
Об остекловывании кубового остатка АЭС с ВВЭР-1200 / В. Т. Сорокин, Е. И. Смола, И. Н. Скриган [и др.] // Радиоактивные отходы. – 2026. – № 1. – С. 32–45. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=89210655 (дата обращения: 03.08.2026).
Представлены результаты краткого анализа существующих и перспективных технологий переработки и кондиционирования кубовых остатков (КО) на АЭС. Рассмотрены возможность и целесообразность использования технологии остекловывания для отверждения КО АЭС, разрабатываемой для кондиционирования жидких радиоактивных отходов радиохимических производств.
Особенности разработки цифрового двойника эвакуируемого малогабаритного плавителя прямого джоулевого нагрева дизайна ФГУП «ПО «Маяк» / Ю. А. Горский, Д. С. Евстратов, Н. В. Мельникова [и др.] // Радиоактивные отходы. – 2025. – № 2. – С. 45–59. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=82537799 (дата обращения: 03.08.2026).
Рассмотрены ключевые особенности процесса разработки цифрового двойника (ЦД) малогабаритного плавителя прямого джоулевого нагрева дизайна ФГУП «ПО «Маяк», включающие в себя описание комплекса математических моделей в составе ЦД, отражающие их взаимосвязь и порядок создания. Для формирования ЦД приведены основные технологические особенности рассматриваемого плавителя. Установки остекловывания являются сложными высокотехнологичными промышленными изделиями, включающими множество взаимосвязанных физических процессов. Затронуты преимущества применения цифровых платформ в контексте автоматизации сбора и обмена данными между компьютерными моделями. В качестве используемой цифровой платформы рассмотрена ЦП CML-Bench®, разработанная в СПбПУ.
Оценка влияния добавки соли FLiNaK на свойства борофосфатных стекол / М. И. Власов, Е. Д. Ведерникова, В. М. Гадельшин [и др.] // Стекло и керамика. – 2025. – № 8. – С. 26–35.
Представлены результаты исследований борофосфатных стекол, содержащих добавку соли FLiNaK – эвтектической смеси фторидов щелочных металлов состава 46,5 мол. % LiF – 11,5 мол. % NaF – 42 мол. % KF, – как одного из видов радиоактивных отходов от разрабатываемых жидкосолевых ядерных реакторов. Полученные стекла демонстрируют высокий процент включаемости FLiNaK, достигающий 20…25 масс. %, и сохраняют однородную аморфную структуру с равномерным распределением элементов по объему. Начиная с содержания FLiNaK 25 масс. % стекла кристаллизуются с образованием фазы эльпасолита K2NaAlF6. По данным рентгенодифракционных исследований, в зависимости от содержания фторидов в стекле обнаружены определенные закономерности, указывающие на наличие корреляции между преобразованием локальной структуры стекла и формированием кристаллической фазы. Исследования химической и механической стабильности полученных стекол с содержанием FLiNaK не более 20 масс. % свидетельствуют о том, что эти стекла удовлетворяют нормативным требованиям к стекольным матрицам, применяемым для иммобилизации радиоактивных отходов. При этом на зависимости этих свойств от содержания FLiNaK обнаружено наличие экстремума, приходящегося на значение 7 масс. % FLiNaK, однако каких-либо корреляций со структурными изменениями не выявляется.
Синтез и исследование свойств борофосфатных стекол с включением LiCl как имитатора отработанного солевого электролита пирохимической переработки ОЯТ / Д. Ю. Сунцов, А. И. Тучкова, С. А. Якунин, М. И. Власов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2025. – № 3. – С. 93–107. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=83192431 (дата обращения: 03.08.2026).
В лабораторных условиях разработан борофосфатный стекломатериал для иммобилизации отработанного электролита операции «металлизации» пирохимического передела МП ОДЭК. Разработан, изготовлен и испытан прототип устройства приема-передачи отработанного электролита. Подтверждена возможность переработки отработанного электролита операции «металлизации» пирохимического передела на полномасштабном макете опытно-промышленной установки ИПХТ с применением разработанного прототипа устройства приема-передачи отработанного электролита. Определены показатели качества полученных борофосфатных стекломатериалов, которые соответствуют требованиям нормативной документации.
Research on container for high-level radioactive waste vitrification product / Zhinan Yan, Wei Li, Kai Cui [et al.] // International journal of advanced nuclear reactor design and technology. – 2025. – Vol. 7, iss. 3. – Р. 225–234. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468605025000663 (date of access: 03.08.2026).
Переведенное заглавие: Защитный контейнер для остеклованных высокоактивных РАО: характеристика и надежность.
Представлен комплексный подход к проектированию конструкции, механическому анализу и экспериментальной верификации контейнеров с учетом особенностей их эксплуатации и функциональных требований на установках остекловывания. Разработанные контейнеры демонстрируют высокую термостойкость, пригодность к дистанционному управлению, возможность штабелирования и устойчивость к падениям, полностью удовлетворяя требованиям по эксплуатационной пригодности и безопасности на установках остекловывания.
Synthesis and research of glass-crystalline materials for radioactive waste vitrification / O. Savvova, M. Hozha, I. Zaitseva [et al.] // IOP Conference series: earth and environmental science. – 2025. – Vol. 1499. – Article number: 012065. – URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/1499/1/012065/meta (date of access: 03.08.2026).
Переведенное заглавие: Стеклокристаллические материалы для иммобилизации РАО: синтез и изучение свойств.
Рассмотрена необходимость внедрения эффективных методов иммобилизации жидких радиоактивных отходов. Показано, что наиболее целесообразно использовать связующие вещества либо стекло. Проанализированы преимущества иммобилизации (остекловывания) РАО с применением стеклянных материалов. Выявлены преимущества наноструктурированных стеклокристаллических материалов как упрочненных твердых матриц для остекловывания. Обязательным требованием к стеклу для остекловывания РАО наряду с необходимыми механическими свойствами является высокая химическая стойкость в условиях эксплуатации. Для подтверждения выдвинутых предположений синтезированы экспериментальные образцы кальцийалюмосиликатного и кальцийалюмоборосиликатного стекла, исследованы их свойства. В частности, получены высокопрочные стеклокристаллические материалы на основе анортита и гидроксиапатита. Установлено влияние химического и фазового состава образцов на химическую стойкость полученных материалов. Показано, что модификация кальцийалюмоборосиликатного стекла оксидами Zn и Zr приводит к формированию тонкодисперсной структуры материала – это обеспечивает высокую химическую стойкость и механическую прочность образцов. Внедрение разработанных химически стойких стеклокристаллических материалов – один из этапов решения задачи долговременного остекловывания радиоактивных изотопов, в том числе в критических ситуациях.
Zhiyuan, D. Study on vitrification of zirconium-containing high-level radioactive waste in borosilicate glass via fiber laser sintering / D. Zhiyuan, L. Lie, H. Lianghua // Laser technology. – 2026. – Vol. 50, iss. 2. – P. 251–257. – URL: https://www.jgjs.net.cn/en/article/doi/10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2026.02.013?viewType=HTML (date of access: 03.08.2026).
Переведенное заглавие: Остекловывание цирконийсодержащих высокоактивных РАО в боросиликатном стекле: спекание волоконным лазером.
Волоконные лазеры имеют преимущества (высокая эффективность, стабильность, низкая стоимость обслуживания) и упрощают процесс остекловывания за счет гибкого управления нагревом. Оценена возможность замены традиционных источников тепла мощным волоконным лазером для остекловывания высокоактивных отходов путем спекания. Лазерное спекание обеспечивает более высокие температуры и скорость процесса, повышенную прочность стекла, снижение энергопотребления и локальный контроль температуры. Результаты показали, что при массовой доле ZrO₂ 0–8 % стекло сохраняло однородную стекловидную фазу; при 9 % ZrO₂ выделялся силикат циркония (ZrSiO₄); с ростом доли ZrO₂ увеличивалась связность стеклянной сетки и плотность продукта (максимум – 2,803 г/см³). Показано, что лазер пригоден для остекловывания высокоактивных отходов: структура и состав стекла сопоставимы с результатами традиционных методов.
Вы можете заказать представленные на выставке издания, используя форму. Мы забронируем их для вас и сообщим, в каком читальном зале они будут доступны.
Заказать издания может только читатель РНТБ.
Вы также можете заказать фрагменты полных текстов, воспользовавшись услугой электронная доставка документов либо услугой электронный абонемент (услуги платные).