Витрификация вечером воскресенья Продолжается мой цикл научно | Шахгильдян | Квельпункт

Витрификация вечером воскресенья

Продолжается мой цикл научно-популярных статей на портале @homoscience_ru, недавно вышел текст про витрификацию радиоактивных отходов. По-моему, звучит отлично для воскресного вечера

Что же такое «витрификация»?

Дословно, это остекловывание, то есть превращение чего-либо в стеклообразный материал. И эта витрификация оказалась очень полезной для хранения радиоактивных отходов. Причем очень надежного хранения, чтобы отходы не думали разбегаться и разлетаться.

Интересна тут как бы «философская» часть, ведь исследователи и инженеры, которые разработали метод витрификации, смотрели на стекло не как на ёмкость для хранения (будь то маленькая бутылка или большой резервуар), а как на материал, способный хранить любой элемент таблицы Менделеева внутри своей структуры на атомном уровне.

Стоит напомнить, что структура стекла представляет собой атомы или группы атомов, соединённые между собой в случайном порядке. Их так и называют – стеклообразователи; к ним относят оксиды кремния, бора, фосфора, атомы серы, селена и многие другие вещества. При нагревании и резком охлаждении стеклообразователей они соединяются между собой, формируя трёхмерную сетку стекла. Внутри этой сетки уже могут размещаться другие атомы или группы атомов, которые находились в исходной смеси и тоже нагревались и охлаждались, а это практически бесконечные комбинации различных элементов таблицы Менделеева.

Думаю, что теперь логика витрификации становится более понятной: смысл в том, чтобы распределить отдельные радиоактивные атомы по всей сетке стекла, то есть «запереть» их внутри группировок других атомов, разом снимая сложную задачу хранения агрессивных радиоактивных жидкостей.

На практике жидкие отходы высушивают и смешивают с веществами-стеклообразователями (например, с оксидами кремния, бора или фосфора), а также добавками, которые повышают химическую стойкость и прочность стекла (оксиды алюминия, кальция, магния). Остаётся нагреть эту смесь до температур выше 1000 градусов Цельсия (этот этап называется варкой стекла), а затем резко охладить расплав, например вылив его в какую-нибудь форму (этап выработки, или формования). В итоге получается кусок стекла (в зависимости от формы, куда выливали расплав, это может быть блок, цилиндр или что-то другое), который уже можно хранить намного спокойнее, чем баки с агрессивными жидкостями.

Полный текст читайте на портале HomoScience.