Ambigel de sílica nanoestruturado para imobilização de rejeito nuclear simulado

Abstract

Reatores de energia nuclear geram rejeitos, e estes podem representar uma séria ameaça ao meio ambiente. Rejeitos nucleares líquidos multicomponentes ricos em boro e sódio são solúveis em água e, portanto faz-se necessário desenvolver tecnologias para imobiliza-los. Aerogéis produzidos por secagem supercrítica são notórios por sua alta área superficial e porosidade. Ao secar um gel em condições próximas à ambiente tem-se um ambigel com características similares. Com uma área superficial menor mas com a facilidade de processamento estes ambigéis são adequados para estabilização de rejeitos nucleares líquidos. Ambigéis de sílica foram sintetizados para se investigar quais fatores teriam uma influência sobre o ganho de massa de rejeito. Dois fatores foram avaliados: o tratamento térmico de pré-sinterização e o tempo de imersão no rejeito. Para tal fim foi elaborado um rejeito nuclear multicomponente simulado, rico em H3BO3, NaCl e outros compostos de sódio, com base na composição real das usinas de Angra I e II. Foi demonstrado que nenhum dos dois fatores têm um impacto significativo sobre o ganho de massa, considerando-se os limites testados (100 a 350 °C e 24 a 72 horas).Estes géis foram capazes de absorver uma grande carga de rejeito (>45 %w) e permitiram uma sinterização a temperaturas relativamente baixas (1100 °C) alcançando uma alta densidade. Também foi verificada a presença de uma camada rica em rejeito na superfície exterior dos géis.<br>

Abstract : Nuclear reactors in power plants generate waste, these wastes can pose a serious threat to the environment. Multicomponent liquid nuclear waste rich in boron and sodium are soluble in water and therefore developing technologies for their immobilization becomes even more necessary.Aerogels produced via super-critical drying are notorious for their high surface area and porosity. Drying a wet gel near ambient conditions will create an ambigel instead witch shares similar characteristics With less surface area but easier processing these ambigels are suitable as a trap for liquid nuclear waste.Silica ambigel were produced via sol-gel route to analyze which of two factors would impact on the waste load: pre-sintering heat treatment and/or immersion time in a liquid nuclear waste. For that a simulated multicomponent liquid nuclear waste, rich in H3BO3, NaCl and other sodium compounds was prepared, based on the real composition of Angra I and II reactor waste.We demonstrate that none of the two factors showed significant influence over the tested ranges (100 to 350°C and 24 to 72 hours).It was found that these gels are able to retain a high waste load (>45%w) and allow for relatively low sintering temperature (1100 °C) to turn into a high density wasteform. We have also light on the formation of a highly waste rich layer on the outer surface of the gels.