ENEA - RT/COMB 84/1 ENEA RT COMB 84/1

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ENEA - R T / C O M B 8 4 / 1 C. Cantale, A. Donato (ENEA - Dipartimento Ciclo del Combustibile, Casac- cia), G. Guidi (ENEA - Dipartimento Tecnologie Intersettoriali di Base, Casaccia) CARATTERIZZAZIONE DI VETRI BOROSILICATI PER LA VETRIFICA- ZIONE DI RIFIUTI DI ALTA ATTIVITÀ. 1. RIFIUTO DI ALTA ATTIVI-

n.À DA RIPROCESSAMENTO DI COMBUSTIBILE NUCLEARE DI POTENZA

Riassunto — Nei presente lavoro sono riportati alcuni dei risultati delle ricerche in corso presso l'ENEA, Laboratorio COMB/MEPIS/RIFIU, sull'inglobalmento in vetri borosili- cati di rifiuti radioattivi liquidi di alta attiviti provenienti dal riprocessamemo de! combu- stibile irraggiato. I.i particolare e stata selezionata la composizione chimica di una soluzio- ne di prodotti di fissione di riferimento (LRR-HLW2), la quale è stata poi simulata con componenti inattivi. Sono state poi messe * punto le composizioni veti ose borosilicatiche migliori per l'inglobalmemo di tale soluzione, avendo come riferimento il processo di ve- trifìcuione tipo Pot Vitrification impiegato presso l'impianto minipilota caldo ESTER di Ispre.

1 prodotti ottenuti sono stati caratterizzati rispetto alle proprietà chimiche e fisiche; sono state inoltre eseguite indagini micros:rutturali per chiarire la natura di apparenti disomo- genei!* verificare lo stato amorfo del sistema.

ENEA RT COMB 8 4 / 1 C. Cantale, A. Donalo (ENEA - Dipartimento Ciclo del Combustibile, Casac- cia), G. Guidi (ENEA • Dipartimento tecnologie Intersettoriali di Base, Casaccia) CARATTERIZZAZIONE DI VETRI BOROSILICATI PER LA VETRIFICA- ZIONE DI RIFIUTI DI ALTA ATTIVITÀ. 1. RIFIUTO HI ALTA ATTIVI- TÀ DA RIPROCESSAMENTO DI COMBUSTIBILE NUCLEARE DI POTENZA

Summary — In this paper some results concerning the researches carried out on the high- level wastes vitrification at the ENEA, COMB/MEPIS/RITIU Laboratory are reported.

A fission produa solution referred to the power plants nuclear fuel reprocessing has been selected and simulated with not radioactive chemicals, home glass composition have been tested for the vitrification of this solution, the best of them bei ig taken into consideration for real activr tests at the hot bench-scale plant ESTER in fora.

The final glasses have been characterized from the chemical and physical poi.it of view;

moreover some micro-structural investigations have 6er»; performed in order ;o identify few micro segregations and to test the degree of amorph.usness of the products

GOMITATO NAZIONALE PER LA RICERCA E PER LO SVILUPPO DELL'ENERGIA NUCLEARE E DELLE ENERGIE ALTERNATIVE

C. CANTALE. A. DONATO. G. GUIDI

CARATTERIZZAZIONE DI VETRI BOROSILICATI PER LA VETRIFICAZIONE DI RIFIUTI

DI ALTA ATTIVITÀ

1. RIFIUTO DI ALTA ATTIVITÀ DA RIPROCESSAMENTO DI COMBUSTIBILE NUCLEARE DI POTENZA

S u e » - BT/COMB/84/1

I coMaiMi McnicMcicMifici dei rapporti Menici drtl'EMa tufuMumo l'optatone dajli autori e non amiiartawewe O M M dell'ente

I N D I C E

1. Introduzione pag. 5 2. Caratteristiche dei rifiuti liquidi di

alta attività di riferimento " 7 3. Studio delle composizioni vetrose di

borosilicato " 9 3.1 Criteri di scelta della composizione

chimica " 9 3.P Analisi comparativa della soluzione

di P.F. LRR - HLW2 e scelta delle

composizioni vetrose " IO 4. Tecnica impiegata per la produzione di

campioni di vetro borosilicato " l « j 5. Osservazioni preliminari sui vetri otte-

nuti " 18 6. Caratteristiche chimico - fisiche " 22 6.1 Densità " 22 6.2 Temperatura di lavoro " 23 6.3 Resistenza alla lisciviazione " 24 7. Caratteristiche strutturali " 27 7.1 Risultati alla diffrattometria " 27 7.2 Risultati alla Microscopia Elet-

tronica e Microanalisi " 29 8. Conclusioni " 33 Appendice 1. Il microscopio a scansione "' 38

ELENCO TABELLE

l*§-_i ~ Caratteristiche del rifiuto di alta attività LEW -253 la

TAB_^_2 - Composizione chimica e radiochimica del rifiuto di alta attività LEHC - la

TAB^_3 - Composizione chimica del rifiuto di.alta attività di riferimento LRR - HVL 2

TAB^_4 - Composizione chimica e caratteristiche del rifiuto di alta attività MTR - 1 immagazzinato presso lo impianto EUREX di Saluggia.

TAB^_5 - Composizioni chimiche dei rifiuti di alta attività considerati nel presente rapporto.

TAB^_6 - Composizione chimica del vetro francese messo a punto per combustibile U/NO.

TAB^_7 - Composizione dei quattro vetri borosilicati messi a punto per la soluzione di riferimento LRR-HLW2.

TAB._8 - Composizione dei vetri americani presi come rife- rimento in questo rapporto.

TAB^_9 - Parametri strutturali delle composizioni vetrose selezionate.

JAB^IO - Densità e temperature di lavoro delle composizioni vetrose prodotte.

TAB^l^ - Velocità di lisciviazione delle composizioni ve- trose orodotte misurate secondo il metodo Soxhlet.

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ELENCO FIGURE

FIG. 1 (a,b). Campione USI <J, ripreso in due punti diversi (microscopio ottico 10X)

FIG. 2 (a.b). Campione USIn ripreso in due punti diversi (microscopio ottico).

FIG. 3 Campione USI standard (microscopio ottico iOX).

FIG. 4 Campione US2 standard (microscopio ottico IOX) .

FIG. 5 (a,b) Campione vetroso USI statico.

FTG. 6 Campione vetroso US2 statico.

FIG. 7 Apparecchio Soxhlett per la liscivazione dei vetri inglobanti HLW.

FIG. 8 Campione vetroso USltt - "Line Profile" qua- litativo.

FIG. 9 Campione vetroso USlj}"Line Profile" qualita- tivo ottenuto in WDS a 20 Um/step. Tempo di conteggio : 20 sec.

FIG. 10 Campione vetroso US2 standard. "Line Profi- le" qualitativo ottenuto in WDS a 20 f£n/step Tempo di conteggio : 20 sec.

FIG. 11 Campione vetroso USlft- Mappature X per gli elementi Cu, Ag, Te, Cs.

FIG. 12 Campione vetroso USI standard. Mappature X per gli elementi Cu, />g, Te, Cs.

i

Campione USICI Fotografia ottenuta al micro- scopio elettronico a scansione (immagine degli elettroni retrodiffusi).

Campione vetroso US2 statico. Ripresa in SEM (1000 X)

Campione vetroso US2 statico. Mappatura X di microcristalli di Molibdeno.

Schema a blocchi di un microscopio elettro- nico a scansione.

Diversi tipi di segnale nella microscopia elettronica a scansione.

Schematizzazione di un sistema analitico WDS.

Diagramma a blocchi di un sistema analitico con EDS.

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INTRODUZIONE

L'attività di ricerca in corso nel Laboratorio Sperimen tazione Processi Trattamento Rifiuti del COMB-MF.HIS nel campo delia vetrificazione dei rifiuti radioattivi di alta attività provenienti dal riprocessamento del combustibile irraggiato (corrente 1AW), si svolge lungo le seguenti linee:

- messa a punto di composizioni vetrose borosilicatiche a partire da soluzioni simulate di prodotti di fis- sione e loro caratterizzazione. Tale lavoro viene svolto sia presso il CRE-Casaccia, sia mediante con- tratto con l'Istituto di Chimica Industriale dell'U- niversità di Padova.

- produzione di blocchi di vetro di peso significativo (2-3 Kg.) a partire da soluzioni di prodotti di fis- sione reali, mediante l'impianto minipilota remotiz- zato ESTER (presso '1 CCR-EURATOM di Ispra).

La definizione delle composizioni vetrose deve essere fatta tenendo conto della composizione chimica e ra- diochimica del rifiuto di alta attività che deve es- sere vetrificato e quindi ciò significa che ogni tipo di rifiuto richiede la messa a punto di una composi- zione vetrosa ottimale.

I parametri che si prendono in considerazione neila

prima fase di selezione delle composizioni vetrose sono i seguenti :

- omogeneità del vetro - temperatura di lavoro

- resistenza alla lisciviazione Soxhlet

Successivamente le composizioni migliori selezionate vengono meglio caratterizzate con indagini di microsco- pia elettronica e di resistenza alla lisciviazione a lungo termine.

Le indagini strutturali riportate in questo rapporto, effettuate mediante microscopia elettronica e analisi mediante raggi X sono state condotte presso il Labora- torio.

Caratterizzazione Materiali del TIB/MAT CASACCIA, con il quale è in corso una collaborazione sul tema speci- fico della caratterizzazione di rifiuti condizionati.

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CARATTERISTICHE DELLE SOLUZIONI DI PRODOTTI DI FISSIONE DI RIFERIMENTO.

Allo stato attuale non esistono in Italia rifiuti ra- dioattivi immagazzinati che possono considerarsi, se- condo le classificazioni più in uso, rifiuti di alta attività.

Peraltro presso gli impianti EUREX e ITREC sono gia- centi rifiuti radioattivi che hanno attività specifiche dell'ordine di qualche curie/litro e quindi si colloca- no per caratteristiche al limite tra la 4~e la 5~cate- goria dell'IAEA (1).

Per questo tipo di rifiuti è emerso recentemente, dal lavoro svolto da una Commissione di Studi incaricata

"ad hoc", l'orientamento ad un condizionamento mediante vetrificazione (2).

Il lavoro in svolgimento in laboratorio ha come riferi- mento tre tipi di rifiuti di alta attività:

- una soluzione reale di alta attività, proveniente dal riprocessamento di combustibile a basso arricchi- mento, denominato LEWC, immagazzinata nel serbatoio 253-la dell'Impianto EUROCHENIC di Noi. Le principali caratteristiche di questa soluzione sono mostrate nella Tab.l, mentre nella Tab.2 è mostrata la compo- sizione chimica e radiochimica.

- una soluzione di alta attività simulata, ipoteticamen te originata dal riprocessamento di combustibile ad ossido di centrali di potenza avente un burn-up di 33000 MWd/tonn e di potenza specifica pari a 30 Mtf/T.

Tale soluzione, concentrata ipoteticamente a 378 li- tri per tonnellata di combustibile è stata denominata LRR-HLW 2 ed ha la composizione chimica mostrata nel- la Tab.3, definita in base ai dati disponibili in letteratura (4) (5) (6).

I rifiuti liquidi 1AW immagazzinati presso l'impianto di riprocessamento EUREX di Saluggia, provenienti dal ritrattamento di combustibile tipo MTR, la cui

composizione è mostrata nella Tab. 4. / Il presente rapporto riguarda i risultati ottenuti nel-

la scelta e nella caratterizzazione di matrici di boro- silicati idonei alla vetrificazione delle soluzioni simulate LRR-HLW 2.

Il lavoro svolto invece per la soluzione LEWC-253-la ed 1AW EUREX Saluggia verrà descritto in rapporti sue*

cessivi.

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3. STUDIO DELLE COMPOSIZIONI VETROSE DEI BOROSILICATI

3.1 Criteri di scelta della composizione chimica.

La composizione chimica è il parametro fondamentale da cui dipendono tutte le proprietà di un vetro e il suo studio rappresenta il passo iniziale per la realiz- zazione di prodotti vetrosi con determinate caratteri- stiche richieste.

Sarebbe quindi necessaria una approfondita conoscenza teorica del sistema, che permettesse di stabilire pre- cise correlazioni composizione-struttura-proprietà chi- m i e o - f i s i e r. ••-.

Finora, invece, sia per- la complessità della problema- tica, sia per la insufficienza degli studi d\ tipo teo- rico condotti sul particolare argomento, per la maggior parte dei casi si segue un approccio di tipo empirico, che sfrutta l'esperienza e le informazioni disponibili.

Poter prevedere teoricamente il comportamento di un vetro a partire dalla sua composizione e viceversa si- gnificherebbe infatti un grosso risparmio di tempo e soprattutto l'aver portato le conoscenze di questo cam- po della scienza dei materiali ad un livello scientifi- co superiore a quello attuale.

Spinti da questa esigenza grossi laboratori esteri, in grado di affrontare l'enorme mole di lavoro richie- sta, hanno iniziato studi sistematici pubblicando

MICROGOP', RESOLUTION TEST CHART NATIONAL BLIREAU OF STANDARDS STANDARD REFERENCE MATERIAL 1010s

(ANSI and ISO TEST G H X R T NO 2)

1.0

1.1

1.25

- 10 -

risultati parziali che sono stati utilizzati come cri- teri guida nella realizzazione di questo studio per l'inglobamento della soluzione di riferimento LRR-HLW- 2 (6) (7).

Per utilizzare le informazioni disponibili in lettera- tura ed integrarle con quelle ottenute autonomamente, il processo logico da seguire consiste in:

a. analisi critica,dal punto dì vista chimico, della soluzione di prodotti di fissione da vetrificare;

b. prima elaborazione, sulla base delle informazioni disponibili, di una o più composizioni vetrose da verificare e caratterizzare sperimentalmente;

e. scelta delle composizioni vetrose migliori, fatta sulla base di criteri guida quali: la temperatura di fusione, l'omogeneità dal punto di vista chimi- co-fisico, la resistenza alla lisciviazione.

d. ottimizzazione finale.

3.2 Analisi comparativa della soluzione di prodotti di fis- sione LRR-HLW2 e scelta delle composizioni preliminari Esaminando la Tab.3, che mostra la composizione ponde- rale della soluzione da vetrificare, si ricavano le indicazioni preliminari che seguono.

11 Molibdeno, che è un elemento estremamente critico per la scarsa solubilità del moliodato di sodio nei borosilicati , è presente in quantità abbastanza notevo- li, mentre il Sodio, altro elemento chiave, è presente in quantità moderata. La soluzione contiene inoltre una buona quantità di Zirconio e una notevole percen- tuale di terre rare, Gadolinio e Neodimio principalmen- te, il cui comportamento nel processo di vetrificazione non è mai stato approfondito.

Basandoci in gran parte su osservazioni di questo tipo, si è cercato di stabilire analogie con altre soluzioni per cui sono già state collaudate delle composizioni vetrose; parallelamente si è cercato di utilizzare i risultati preliminari degli studi a largo spettro rea- lizzati nel Laboratorio di Battelle. (8)

Seno state quindi identificate tre soluzioni HLW, una francese e due americane, abbastanza paragonabili alla nostra.

La soluzione francese, la cui composizione è data in Tab.5, proviene dal ritrattamento del combustibile U- Mo (4) ( 9 ) . Come si vede essa contiene un quatitativo di Mo maggiore del nostro, mentre la quantità di PO è 3- proporzionalmente uguale (rapporto Mo/PO 2.7 contro 3- il nostro 2 . 4 ) . Il PO , come è noto, ha un benefico 3-

4

effetto sulla capacità di dispersione del molibdato

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di sodio, favorendone la solubilizzazione; per questo motivo spesso esso viene aggiunto tra i vetrificanti, specialmente nei casi in cui sono presenti grossi quan- titativi di molibdeno.

Al contrario, il sodio, normalmente aggiunto come fon- dente, favorisce, per azione di massa, la formazione

j quindi la separazione del molibdato sodico; per que- sto motivo il quantitativo di sodio è critico. Analiz- zando la Tab.5 si vede che il quantitativo di sodio presente nella soluzione francese è paragonabile a quello della nostra soluzione, per cui globalmente il rapporto Na/Mo è molto a nostro sfavore (2.42 centro 0.27 del francesi). Per questo motivo nella composizio- ne vetrosa si è cercato di limitare l'aggiunta di Na, sostituendolo in parte, nella sua azione fluidificante, con il Li e il K. In seguito a questa sostituzione oc- corre valutare l'eventuale formazione di spinelli ferro -nickel, che il litio risulta favorire, anche se l'as- senza dell'Ai, anch'esso probabilmente implicato nel meccanismo di formazione degli spinelli, dovrebbe rap- presentare un fatto positivo (7).

Dalle indicazioni relative alla composizione vetrosa messa a punto in Francia.per la soluzione U/Mo data in Tab.6, si sono icavate due formulazioni denominate FI ed F2 da utilizzare per la nostra soluzione; esse sono rostrate in Tab.7.

Sono poi stati analizzati molti studi americani effet- tuati a Battelle; l'attenzione è stata rivolta princi- palmente alla soluzione denominata PW7c data in Tab.5

(6).

In complesso l'analogia con la nostra soluzione è buo- na, anche se Na, Fé, P, Gd, e U sono presenti in quan- tità maggiori e Mo e Li sono in quatità minore che nel- la nostra soluzione.

La composizione vetrosa messa a punto in USA per la soluzione PW7c è data in Tab.8 ed ha la sigla 7-260 PW7c 77-269.

Questa composizione è dotata d. notevole elasticità, permettendo variazioni del quatitativo di determinati ossidi fino a 200 volte la quantità base senza varia- zioni notevoli delle caratteristiche del prodotto.

Per questo motivo .Te differenze registrate tra le due soluzioni dovrebbero essere ininfluenti.

Sulla base della composizione vetrosa citata, si è mes- sa a punto la composizione denominata USI, data in Tab. 7.

Un'altra soluzione HLW americana, che è sembrata adatta come termine di riferimento, è quella denominata PW9

(6) che, come si può vedere in Tab. 5, è apprezzabil- mente simile alla nostra. Per essa è stato messo a pun- to negli USA il vetro denominato 77-107 PW9 77-268, mostrato in Tab.8; da questo abbiamo derivato la com-

- 14 -

posizione denominata US2 di Tab. 7.

Le composizioni vetrose selezionate in questo modo sono state caratterizzate anche mediante un calcolo dei pa- rametri strutturali secondo Zachariasen (10). I valori così ottenuti sono mostrati in Tab. 9.

Essi indicano, in via preliminare, che le composizioni vetrose scelte offrono sufficienti garanzie dal punto di vista qualitativo ( 1 1 ) .

TECNICA IMPIEGATA PER LA PRODUZIONE DEI CAMPIONI

La soluzione di riferimento è stata preparata scio- gliendo le opportune quantità di sali, per lo più ni tra ti ed ossidi, in una soluzione acquosa acida per arido nitrico, in modo da ottenere una acidità finale corri- spondente ad una soluzione di HNO 2M.

Ti alcuni elementi chimici, o per troppo costosi o per- le di difficile reperimento, sono state effettuate al- cune sostituzioni, secondo criteri ormai acquisiti (12);

esse sono evidenziate in Tal». 3.

La soluzione si presenta come una sospensione gialla molto fine per la formazione di r slimol iodati ; sono in sospensione anche altri sali insolubili come AgCl , Sb„ 0„ e SnO.

2 3

E' stato preparato uno stock di 5 litri da cui preleva- re ogni volta sotto agitazione i quantitativi da vetri- ficare. Alla soluzione vengono aggiunti gli opportuni agenti vetrificanti ed additivi fondenti disciolt. o sospesi in acqua distillata. Tutta la sospensione viene concentrata in beaker sotto agitazione, fino ad ottene- re uni' specie di "pappa" più o meno densa che si tra- sferisce in capsula di porcellana e si evapora in bagno ari olio e lampada a raggi infrarossi in modo da evitare ebollizione e schizzi.

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Quando tutto è ben secco si pesta in un mortaio, otte- nendo una polvere fine con la quale alimentare un cro- giolo.

Sono stati utilizzati crogioli di grafite, sia perchè l'ambiente riducente è uno dei sistemi più usati per contenere la separazione della fase gialla di molib- dato di sodio, sia per la grande scorrevolezza della superficie che in questo modo facilita il colare del fuso nello stampo.

Non tutti i tipi di grafite si sono rivelati adatti e dopo varie prove si sono utilizzati i crogioli

"SIGRADURE" (SIGRI ELEKTROGRAPHIC) che sono molto com- parti e presentano notevole resistenza alla corrosione ad opera di acidi.

Per la cottura sono stati utilizzati forni a pozzo del- la BICASA (mod. BE28), con un leggero flusso di azoto per salvaguardare la grafite. La temperatura massima di lavoro consentita è intorno a 1020°C e l'apertura a pozzo permette di alimentare gradualmente il crogio- lo. Finite le aggiunte, quanto tutte il fuso è ben com- patto, il crogiolo viene trasferito in un'altra muffola

(BICASA mod. BE34) che si trova alla temperatura di 1100°C in atmosfera di azoto, per rendere omogeneo il fuso ed abbassarne la viscosità; dopo due ere il fuso viene colato in stampi di alluminio ed il vetro "osi ricavato viene ricotto in muffola (HKRAUS) ad una

temperatura di 500°C per un'era. La velocità del raf- fred.amento finale è quella determinata dall'inerzia termica della muffola.

Questa procedura viene da ora in poi riferita come standard; nel caso del vetro USI, oltre a questa pro- cedura, si è utilizzata anche una metodologia diversa, ossia mediante colata dal crogiolo quando questo era nel fornetto a pozzo ad una temperatura di 1000°C (cam- pioni riferiti come USI tipo alfa) ed alla temperatura di 1030° (campioni riferiti come USI tipo beta).

Anche in questo caso, peraltro, i vetri così preparati venivano ricotti in muffola per 1 ora a 500°C.

I panetti e i cilindretti di vetro così ottenuti sono stati tagliati alle dimensioni opportune con una sega a bassa velocità tipo Buehler mod. IS0MET - IV, luci- dati come smerigliatrice ECOMET III (BUEHLER) e poi utilizzati per la caratterizzazione chimico-fisica del sistema.

O S S E R V A Z I O N I P R E L I M I N A R I SUI VETRI O T T E N U T I

Le coir p o s i z i o n i d e n o m i n a t e FI ed F? h a n n o m o s t r a t o un c o m p o r t a m e n t o a n o r m a l e n e l l a fase di e s s i c c a m e n t o .

P o r t a t e a f u s i o n e , q u e s t e c o m p o s i z i o n i si s o n o r i v e l a - te e s t r e m a m e n t e altofondenti per cui la t e m p e r a t u r a d e l - la m u f f o l a è stata p o r t a t a a 1 1 5 0 ° C , s p e r a n d o di f l u i - d i f i c a r e il fuso, a u m e n t a n d o n e l ' o m o g e n e i t à e f a c i l i - t a n d o n e la c o l a t a .

T u t t a v i a , n o n o s t a n t e , c i ò , i d u e v e t r i p r e p a r a t i si p r e s e n t a n o d i s o m o g e n e i , a causa di fasi g r a n u l a r i s e p a - rate a livello m a c r o s c o p i c o . In c o n s i d e r a z i o n e di q u e - sto f a t t o ed anche per l'elevata t e m p e r a t u r a n e c e s s a r i a per ia p r e p a r a z i o n e , q u e s t e c o m p o s i z i o n i non s o n o s t a t e u l t e r i o r m e n t e s t u d i a t e .

I v e t r i del tipo U S si m o s t r a n o p i ù f a c i l m e n t e o t t e n i - b i l i , a n c h e se i c a m p i o n i non s o n o c o m p l e t a m e n t e o m o g e - n e i , s o p r a t t u t t o quelli o t t e n u t i a b a s s a t e m p e r a t u r a

(USI alfa e b e t a ) .

I v e t r i del tipo U S I (cioè USI s t a n d a r d , USI a l f a , USI beta) p r e s e n t a n o u n a s e g r e g a z i o n e del r a m e , sia in quan tiui» Ì..W.V.. ->•- , ":" "**• + ? for-mt» rtj aghetti m i c r o s c o pici a b b a s t a n z a o m o g e n e a m e n t e d i f f u s i .

E' m o l t o p r o b a b i l e che r e s p o n s a b i l e del f e n o m e n o sia stato il forte a m b i e n t e r i d u c e n t e , d o v u t o a l l ' i m p i e g o

di c r o g i o l i di g r a f i t e .

Questi c a m p i o n i si p r e s e n t a n o con un a s p e t t o e s t e r i o r e m o l t o v a r i o .

USI tipo alfa è di c o l o r e v e r d e e sembra più un m a n u f a t to v e t r o c e r a m i c o che v e t r o s o ; come si p u ò v e d e r e in Fig.l ( a , b ) l ' a s p e t t o non è o m o g e n e o , esso presenta s t r i a t u r e s c u r e: b o l l e e fasi b i a n c a s t r e .

USI t i p o b e t a (Fig.2 ( a , b ) ) è m o l t o s c u r o , con rooltissi_

me s t r i a t u r e n e r e , verdi e r o s s i c c e . Si v e d o n o evidenti s e g r e g a z i o n i di rame, m e n t r e le s e p a r a z i o n i b i a n c a s t r e sono più r a r e .

I campioni USI s t a n d a r d ( F i g . 3 ) sono di colore scuro con m o l t e s t r i a t u r e r o s s i c c e e m a c r o s c o p i c a s e g r e g a z i o - ne di r a m e .

I campioni del t i p o U S 2 c o m e g i à d e t t o , s o n o stati p r e - parati s o l a m e n t e con la p r o c e d u r a s t a n d a r d ; essi (Fig.4) si p r e s e n t a n o m o l t i s c u r i , senza v i s i b i l i s e g r e g a z i o n i

•i. w '- o -t .i. '- n t. o u J. « * » £ * . 0 ^ .. i.. _ , •.. .. •,. ...'._ . w /....'.' • di c o l o r e .

S u l l a b a s e di q u a n t o d e t t o , i vetri p r e p a r a t i e d e s c r i t ti f i n o r a s e m b r a n o p r e s e n t a r e a p p a r e n t e m e n t e , dal punto di v i s t a m a c r o s c o p i c o , d e l l a d i s o m o g e n e i t à di c o l o r e e/o s e p a r a z i o n i m e t a l l i c h e .

Per q u e s t o m o t i v o si è c e r c a t o di a p p r o f o n d i r e lo s t u - dio di questi s i s t e m i per t e n t a r e di v e r i f i c a r n e

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l'omogeneità a livello di composizione chimica e con- trollare che lo stato fisico fosse eoompletamente vetro so. I risultati di tale studio vengono riportati nella seconda parte di questo rapporto (cap.7).

Contemporaneamente, poiché sembrava che il fenomeno delle striature potesse in qualche modo ricollegarsi alle isoterme di raffreddamento e a cambiamenti di va-

lenza connessi con queste, si sono preparati due campio ni il cui raffreddamento è avvenuto senza colata, la- sciando cioè raffreddare secondo l'inerzia termica del

forno; tali campioni vengono denominati USI e US2 sta- tici.

Peraltro questo tipo di preparazione è quella che me- glio riproduce il processo di preparazione impiegato negli impianti ESTER ed IVET.

Il vetro denominato USI statico, visibile nella Fig.5 (a,b) si presenta molto più omogeneo, con un numero di striature contrastanti circoscritte alla sola super- ficie.

Una sezione verticale mette in evidenza, tramite picco- le variazioni di colore, una famiglia di curve molto simili ai modelli matematici calcolati per le isoterme di raffreddamento (13) (Fig.5a).

Un più alto ingrandimento, riportato in fig. 5b mostra, delle otrla ture formato da strutture aghiformi, di n-

spetto metallico, probabilmente rame; questi aghetti, oltre che omogeneamente diffusi, sono addensati in

"correnti" lungo le isoterme di raffreddamento. All'in- terfaccia con la superficie di grafite del crogiolo, il rame si presenta sotto forma di sferule, mentre an- che sulla superficie del crogiolo stesso è stata rile- vata la presenza di rame metallico. Probabilmente il diverso tratta ento termico ha influito su questo feno- meno, permettendo al rnme di ass-imrre vn aspetto mag- giormente cristallino e di orientarsi e diffondere me- glio.

In Fig.6 viene mostrata la sezione verticale del cam- pione di US2 ottenuto in modo statico. Anche questo campione presenta una famiglia di curve il cui aspetto è molte simile ai modelli matematici calcolati per le isoterme di raffreddamento.

Questo vetro ha un aspetto totalmente diverso da quello ottenuto con la procedura standard per colata, sottoli- neando ancora una volta l'importanza che .assume il

trattamento termico per un vetro. Esso si presenta di colorazione verde opaco e all'interfaccia con il cro- giolo mostra delle macchie scure.

Per approfondire la natura di queste formazioni, anche per questi campioni si sono effettuate campionature con metodi di analisi superficiale (Cap.7).

- 22 -

6. CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE

Lo studio delle proprietà fisiche e meccaniche dei pro- dotti vetrosi ottenuti è soprattutto rivolto al con- trollo del processo di produzione e alla definizione delle condizioni ottimali per l'immagazzinamento e il disposai.

Nella fase iniziale di screening delle composizioni, l'attenzione viene rivolta essenzialmente alla densità e alla temperatura di lavoro; lo studio delle altre caratteristiche (viscosità, conduttività, dilatazione termica, stabi -tà dimeniicnale e resistenza meccanica) viene effettuato per quelle composizioni selezionate nome le più idonee ad inglobare la soluzione LRR-HLW-2.

Lo studio delle proprietà chimiche dei manufatti è in- vece prioritario per la loro caratterizzazione ed è stato effettuato, in questa prima fase, con i metodi rapidi, che permettono di ottenere risultati in tempi brevi, anche se le condizioni non rappresentano la mi- gliore simulazione delle condizioni di disposai.

6.1 Densità

Le misure di densità sono state eseguite con un picno- metro per solidi. Questo metodo offre un grado di pre- cisione dell'ordine del 1%.

I valori ottenuti sono dati in Tab.10; per i campioni FI ed F2 le misure non sono state eseguite, in quanto queste composizioni, come già detto, non sono state ritenute meritevoli di ulteriore approfondimento.

I valori di densità ottenuti sono molto buoni, tra i più alti realizzati in laboratorio.

6.2 Temperatura di lavoro

La temperatura di lavoro non è un parametro chimico- fisico preciso del vetro, ma è un sistema di riferimen- to utilizzato nel nostro laboratorio. Si tratta di una misura indiretta della viscosità, nel senso che permet te di individuare l'intervallo di temperatura in cui il fuso comincia a scorrere sotto il proprio peso; que- sto valore verrà utilizzato come guida per la scelta della temperatura di esercizio, se il vetro sarà prodot to nell'impianto ESTER.

Le temperature di lavoro vengono misurate tramite un microscopio riscaldante LEITZ mod. 2A-P.

I valori sono dati in Tab. 10. Come si vede il risulta- to ottenuto per il vetro FI concorda pienamente con le osservazioni fatte in precedenza.

- 24 -

6.3 Resistenza alla lisciviazione.

La proprietà che è stata maggiormente considerata per la selezione della composizione più idonea è stata la velo- cita a A i u d D t i u utiid d U i v n a ionica i Leacning; .

Infatti la via più probabile per il rilascio della radio- attività dal disposai verso l'esterno è una solubi1izzazio- ne del vetro seguita da migrazione fino ad affiornmento nella biosfera. Quindi lo studio della resistenza che il sistema è in grado di opporre a questo processo è fondamen- tale nella valutazione della bontà della matrice borosili- catico come mezzo per l'immobilizzo delle scorie radio- attive.

Il problema di simulare le condizioni del "disposai" e il tempo è estremamente complesso, anche perchè gli aspetti da privilegiare nella mediazione dipendono dalle speci fiche esigenze da soddisfare.

Per questo motivo le metodologie messe a punto per valutare la velocità di lisciviazione sono estremamente varie (14).

Per uno screening iniziale sono usati principalmente metodi

"rapidi" che conseguentemente risultano anche drastici, come il DIN, il test acido-base, il metodo Soxhlet.

Nel nostro laboratorio abbiamo adottato il metodo Soxhlet, tra i più impiegati anche a livello internazionale.

Il test utilizza un apparecchio Soxhlet modificato e il principio generale è mostrato in Fig.7. 11 campione viene bagnato da acqua distillata ad una temperatura di 100°C per un periodo di 7?h: vieni» noi effpt.tuat.;i l'analisi del lisciviato per la determinazione delle speci ioniche interessate al fenomeno della dissolu- zione .

Nel contempo viene determinata la perdita in peso del campione.

La velocità di lisciviazione R , calcolata rispetto i

allo ione/iesimo, si ricava tramite la seguente formu- la:

R - A

1

A S t

0

A = attività dello ione i in soluzione

A = attiviti dello ionei nel campione prima del test S = area superficiale del campione

W = peso iniziale del campione t = tempo

La velocità calcolata in base alla perdita in peso si ricava applicando la seguente formula, con lo stesso significato delle abbreviazioni

R = taf - W w _1 2

S - t

- 26 -

W = peso finale del campione.

2

In Tab. 11 sono dati entrambi i risultati

T r s t t a n d o r i ^ e¹^ ? priaa <- ?•> »» ì e ,-jì v? tri . •"• ! ! T f . ? r ù "^;' ^{f !}— ti appaiono molto soddisfacenti in relazione ai valori riscontrabili ?n letteratura per vetri borosilicati inglobanti HLW.

7. STUDIO DELLE CARATTERISTICHE STRUTTURALI

Per lo studio delle caratteristiche strutturali dei vetri borosilicati in esame, si è ricorsi a tecniche di Difrattometria X, Microscopia Elettronica e Kicroana liei, le quali permettono una cara eteri zzazicne anche- dal punto di vist.p chimico delle àuperfici.

Sono stati presi perciò in esame campioni USI standard e US2 standard e i vetri del tipo USI alfa e beta.

Sono stati inoltre analizzati i campioni USI e US? rea- lizzati con metodi statici.

I campioni opportunamente sezionati e lucidati, sono stati inizialmente esaminati mediante diffrattometria X.

7.1 Risultati alla Difrattometria X

Dall'osservazione dei campioni in esame effettuata al microscopio ottico, come detto in precedenza si è ri- scontrata, su alcuni campioni un'apparente disomogeneità chimica sotto forma di sferule metalliche, striature di differente colorazione e presenza di fasi di colore biancastro. Per tale motivo si è ritenuto utile ricorre all'analisi mediante Diffrazione X con lo scopo di verificare il grado di cristallinità ed avere, quindi, una valutazione più precisa della bontà della vetrifi- cazione della miscela di partenza.

- 28 -

Dai risultati ottenuti si può dedurre quanto segue:

1) Campione USI alfa (1000°C): risulta completamente amorfo (perfettamente vetrificato), con sporadica presenza di un composto di A& e Sb non ben identi- ficato probabilmente un borato.

2) Campione USI beta (1030°C): risulta completamente amorfo, con la presenza di un picco corrispondente a rame metallico, la cui presenza era già visivamen- te ipotizzata.

3) Campione USI standard (1100°C per 1 o r a ) ; risulta completamente amorfo, con presenza di sferule metal-

liche, visibili già ad occhio nudo, risultate rame metallico.

A) Campione US2 standard (1100°C) per 1 o r a ) : risulta conpletamente amorfo con presenza di composte misto, probabilmente un silicato complesso di Na, Ti e Ba.

5) Campione US2 statico: risulta completamente amorfo, non presentando evidenza di alcuna formazione cri- stallina .

Dai risultati ottenuti si evidenzia che le composizione vetrose esaminate sono da considerarsi sistemi comple- tamente amorfi nei limiti del sistema di indagine im- piegato. Peraltro, allo scopo sia di approfondi re -la

indagine a livelli di microstruttura sia per indagare sull'origine delle zone, a diversa colorazione presenti nei campioni preparati, si è ritenuto necessario utiliz zare anche le tecniche di analisi superficiale.

Risultati alla Microscopia Elettronica e Microanalisi (SEM)

Per indagare l'origine delle bande di diverso colore sono state usate tecniche di analisi superficiale qua- li la Microscopia Elettronica e la Microanalisi, de- scritte nell'Appendice 1.

In particolare sono stati effettuati due "line profile'*

qualitativi in scansione automatica della superficie dei campioni attraverso le zone più interessanti per gli elementi chimici più significativi allo scopo di stabilirne la distribuzione e verificare quindi se le intense variazioni cromatiche fossero da attribuire a disomogeneità locali di composizione chimica.

I risultati relativi sono mostrati nelle figure 8,9e:10 rispettivamente per i vetri U S I, USI e US2 standard.

Per il vetro USI standard non si è ritenuto necessario effettuare il "line profile", perchè la notevole sepa- razione di rame metallico lascia supporre che l'ele- mento colorante in questo caso sia proprio il rame.

I "line profiles" sono in generale molto regolari, dimostrando una notevole omogeneità chimica dei cam- pioni. Peraltro una particolare osservazione si può

fare per il campione USlg, la cui analisi è mostrata in fig.8: in essa vi appare un leggero arricchimento di Titanio, in corrispondenza di una diminuzione del tenore di Silicio. Questo potrebbe suggerire la pre- senza di Rutilo • nelle striature nere del campione.

- 30 -

Queste tecniche di indagine sono altresì adatte ad evidenziare ed approfondire la natura di eventuali microseparazioni presenti. Pertanto nelle zone più significative sono state realizzate delle mappature X di tutti gli elementi chimici presenti nella massa vetrosa. Sono state in particolare studiate le segre- gazioni di rame metallico già visibili ad occhio nudo sia in USI che in USI standard.

B

Le mappature degli elementi più interessanti sono mo- strate nelle figure 11 e 12 rispettivamente per i ve- tri USI e USI standard. Esse sono relative a sferule

fi

genericamente scelte, in quanto il controllo effettua- to su molte delle altre non ha dimostrato risultati diversi.

Come si vede, le sferule sono composte principalmente di Rame, con arricchimenti localizzati di Cesio, Argen to e Tellurio, quest'ultimo visibile principalmente sul fondo esterno.

L'analisi effettuata sul campione USI ha individuato zone che presentano fasi biancastre, mostrate in fig.

13.

Il loro studio ha portato a concludere, per esclusioni successive, che esse sono probabilmente costituite oa anidride borica.

Per quanto concerne il vetro US? statico, si è cercato di approfondire la natura delle separazioni di tipo microcristallino che esso localmente presenta. Una analisi al SEM corredato di analizzatore r%DS, ha cviden

ziato, ad ingrandimenti molto maggiori (1000 x ) , strut ture del tipo mostrato in fig.14, disperse per tutta la superficie.

Il confronto quantitativo fra lo spettro relativo ad un punto interno alla formazione e lo spettro della matrice, ha mostrato un arricchimento in Ti. Date le dimensioni estremamente ridotte non si può parlare di un preciso abito cristallino, ma ci sono forti pro- babilità che si tratti di cristalliti di Rutilo i quali, per le loro dimensioni estre'mamente ridotte, non erano neppure visibili ai raggi X.

Dopo sgrossatura del campione, un'analisi della super- ficie con il microscopio a scansione ha evidenziato nuove fasi, di forma varia, in cui è stata riconosciuta la presenza di molibdeno (Fig.15).

Non è stato però possìbile dedurre di quale tipo di associazione si tratti, anche se è ragionevole suppor- re la presenza di ossido.

Nel loro complesso, le indagini effettuate hanno di- mostrato una ottima omogeneità composizionale dei ve-

tri . Questo lascia supporre che l'origine delle bande

- 32 -

di colore sia da attribuire a variazioni locali delle condizioni di temperatura, pressione, i n t o n o chimico, che hanno portato a delle modificazioni di tipo redox a carico di quegli ioni, soprattutto metalli di transi^

zione, che sono da sempre noti come causa di comparsa di colore nei vetri.

8. CONCLUSIONI

Le due composizioni vetrose messe a punto, donomnatc USI a US2, presentano dal punto di vista della resi- stenza alla lisciviazione e delle temperature di lavo- ro, caratteristiche soddisf HCC nt i ptr una applicazione impianti sti ca.

Per quanto riguarda l'omogeneità chimica e microstrut- turale, malgrado la presenza di bande di colorazione nei vetri e di separazione di fase soprattutto all'in- terfaccia con il crogiolo, si sono ottenuti risultati incoraggianti. Infatti le indagini microstrutturali effettuate hanno dimostrato che la presenza di bande di diversa colorazione non è da mettersi in relazione con variazioni di composizione chimica del vetro ed inoltre che la separazione di fasi, principalmente rame metallico e molibdeno, è da attribuire alle forti con- dizioni riducenti create dalla grafite costituente il crogiolo di vetrificazione. Nel caso del molibdeno pe- raltro, la separazione di fase va anche correlata al ciclo termico subito dal vetro.

In una applicazione impiantistica, nella quale vengono impiegati crogioli di acciaio inoxo altre leghe metalli- che, è probabile che questi fenomeni non si producano.

Pertanto nel proseguo del lavoro in laboratorio si in- tende procedere impiegando per il futuro anche crogioli

- 34 -

di tipo metallico.

Sempre da questo punto di vista, la differenza di risul^

tati ottenuti per le composizioni vetrose prep.'iratt in maniera statica e p«.» colata, dimostra l'importanza del trattamento termico. E* quindi sempre necessario corredare lo studio di una composizione vetrosa con una indagine approfondita relativa al suo comportanento termi co.

In questo campo, come anche nello studio del meccanismo di lisciviazione, l'apporto che possono fornire tecni- che come la microscopia e la microanalisi risulta fon- dametale. Pertanto risulta evidente come sia necessaria una collaborazione sempre più stretta tra coloro che studiano i processi di condizionamento dei rifiuti e gli specialisti di analisi superficiali anche di tipo più avanzato.

Come conclusione del lavoro effettuato, in base ai ri- sultati ottenuti si può dire che la composizione vetro- sa migliore per la vetrificazione del rifiuto di alta attività LRR-HLW2, risulta qulla denominata US2.

Infatti essa si presenta omogenea e senza separazioni cristalline nella massa , sia a livello macroscopico che microscopico. Inoltre la sua velociti di liscivia- zione Soxhlett risulta migliore dell'US!.

Nel caso in cui fosse necessaria una composizione ve- trosa più baosofondente, la coaposizione USI, che pos- siede una temperatura di lavoro di 70"C più bassa di quella dell'US2 (900*C contro 970*C) potrebbe anch'essa es s^»*e presa in considerazione-. Infatti le rare separazioni ci fase costituite da Cu Metallico, dovute alla condi- zione riducenti in cui è stato prodotto il vetro, non coaportano alcun problema dal punto di vista della ra- dioattività, essendo il rame in questione un elemento non radioattivo. Per i1 resto le indagini hanno dimo- strato la pressocchè totale assenza di fasi cristalli- ne, e la completa predominanza dello stato vetroso.

Ringraziamenti

Si ringrazia il Dr. Massimo Corchia par la dirponibilità e la collaborazione prestata per lo svolgimento del lavo- ro.

- 36 -

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1) IAEA - Standardization of Radioactive Wastes Categories Tech. Rpt. Series n. 101 (1970)

2) ENEA-COMB. Relazione Finale della Commissione di studio sulla Problematica Relativa al Trattamento e Condiziona- mento dri Rifiuti Liquidi Radioattivi dell'Impianto EUREX. DOC/COMB (82) 2, 1982.

3) A. Donato, G. Grossi, C. Cantale "Laboratory activity in Italy in the field of vitrification of High-Level Wastes". Proc. Int. Seminar on Chemistry and Process Engircering for H.L.W. Solidification. Julich (RFT) 1981.

4) IAEA Tech. Rpt. n. 187 (1979).

5) Alternatives for Managing Wastes from Reactors and Post- Fission Operations in the LWR Fuel Cycle. ERDA 76-43 vol. 2 (May 1976).

6) Ross et al. Annual Report on the Characterization of H.L.W. Glasses. PNL-2625 (June 1978).

7) G.B. Mellenger and L.A. Chik "Effects of Composition on Wastes Glass Properties".. Ceramics in Nuclear Waste Management C0NF 790420.

8) W.A. Ross and J.E. Mendel. "Annual Report on the Cha- racterization of HWL Glasses". PNL 3060 (December 1979).

9) Laude et al. "Confinement de la Radioactivité dans le verre". Proc. Symp. Management of Radioactive Wastes

*

from Nuclear Fuel Cycle. IAEA (1976) 37.

10) V. Zachariasen ''The atomic arrangement in glass' J.

Am. Chem. Soc. 54, 3841 (1932).

11) A. Donato, W. Bocola "The ESTER Program. HLW solidifi- cation. Borosilicate glass evaluation and bench-scale vitrification with simulated fission product solu- tions". Energia Nucleare 19,7 (1972).

12) A. Donato, C. Cantale "Vetrificazione dei residui di alta attività prodotti nel riproressamtmto del combu- stibile irragiato. Studi di laboratorio". RTI COKB/RITR 301 (81).

13) Rawson J. of Non Cristalline Solids 2 (1977) 1.

14) L. Arcuri, A. Donato, C. Cantale, G. Ricci "Partecipa- zione italiana al Round Robin Test USA MCC-1 sulla re- sistenza alla lisciviazione dei rifiuti radioattivi condizionati". RTI/COMB-MEPIS 302 (82).

15) A. Armigliato, V. Valdrè "Microscopia elettronica a scansione e microanalisi" Centro Stampa "Lo Scarabeo"

Bologna.

16) G. Guidi "Il sistema analitico a dispersione di ener- gia EDS. Vantaggi e svantaggi rispetto al sistema WDS e sue applicazioni pratiche". RTI/RIT - MAT-LCM 81 (1).

- 38 -

APPENDICE_1

La Microscopia Elettronica a Scansione

Il Microscopio Elettronico a Scansione (15), pur essendo uno strumento notevolmente sofisticato, è divenuto di uso comune in molti campi della ricerca per le enormi potenzialità di indagine ben mappiori di quelle del clas- sico microscopio ottico, di cui è l'erede.

In fig. Al è rappresentato un tipico schema a blocchi di un microscopio elettronico a scansione.

Lo strumento di indagine è costituito da un sottile pen- nello di elettroni originati da un filamento di tungsteno che un campo elettrico di controllo rende convergenti in una regione (cross over) in cui si forma l'immagine della sorgente; un elettrodo circolare forato (anodo), al quale è applicata una tensione positiva, permette di accelerare gli elettroni con tensione variabile da 0 a 50 KV: un sistema di lenti elettromagnetiche controlla la messa a fuoco, mentre un diaframma finale definisce l'apertura angolare del fascio sul campione; tramite dei campi magnetici, poi, il fascio viene deflesso per inte- ragire con il campione nel modo voluto.

L'interazione degli elettroni del fascio con il campione produce vari effetti, tra cui l'emissione degli elettroni secondari e dei retrodiffusi, che costituiscono

due dei segnali più comunemente usati. Inoltre, per in- terazione con gli atomi costituenti la zona di impatto, si ha l'emissione dei raggi X caratteristici degli elemen ti presenti.

La raccolta delle radiazioni emesse viene effettuala da opportuni rivelatori e modulata sullo schermo di un tubo a raggi catodici.

Raccogliendo ed analizzando i segnali provenienti dal campione a seguito dell'impatto con il pennello elettro- nico, si ottengono diversi tipi di immagine, esemplifica- te in Fig. A2.

Raccogliendo gli elettroni secondari si ottengono delle immagini- (SEI) particolarmente utili per lo studio della morfologia superficiale, in quanto l'elettrone seconda- rio è sensibile alla orientazione cristallografica, alla presenza di campi elettrici, magnetici ecc.

Gli elettroni retrodiffusi sono emessi dal campione a seguito di un urto elastico a grande angolo; raccoglien- doli opportunamente, si ottengono immagini (BEI) partico- larmente utili per avere informazioni topografiche e com- posizionali; si avrl una modulazione di differenti toni di grigio a seconda del numero atomico degli atomi pre- senti.

Se si opera in modo da raccogliere solo la radiazione X emessa da un elemento presente nella zona in esame, si ottiene una mappatura della distribuzione di quell'eie mento nell'area osservata.

- 40 -

A corredo delle informazioni ottenibili dalla semplice analisi delle varie immagini, lo strumento può essere abbinato ad un sistema analitico che permette una analisi qualitativa e quantitativa dei vari elementi.

Esistono due tipi di sistemi analitici, il WDS a disper- sione di lunghezza d'onda e l'EDS a dispersione di ener- gia.

Il primo (Fig. A3), mediante una serie di cristalli soli- di, sfruttando la legge di Bragg, permette di risolvere 10 spettro della radiazione X emessa dal campione nelle sue componenti, rivelando una lunghezza d'onda per volta;

tramite un contatore proporzionale si può poi effettuare il conteggio della radiazione X raccolta.

11 secondo sistema (Fig. A4) (16), sfruttando un cristal- lo di silicio drogato con litio a temperatura criogeni- ca, disperde la radiazione X em sa sua una scala di e- nergie, differenziando il tal modo gli elementi presenti;

operando in questo mòdo tutti gli elementi presenti nella zona in esame vengono visualizzati contemporaneamente su di una display e possono venire nello stesso modo con- tati.

In entrambi i casi è possibile ottenere una analisi quan- titativa degli elementi presenti nell'areaosservata para- gonando le intensità contate con quelle ottenute dal con- teggio di standard di riferimento.

Invecchiamento : 5.5 years

Burn-up medio del combustibile : Contenuto

Densità HN03

NO;

Sol fat>

Inerti

di calore : 1.6 V/l 1.24 g/1

2.89 II 5.28 R 0.08"

47.4 g/1

Prodotti di fissione : 8.86 g/1 Uranio

Contenuto

1 g/1

salino totale : 178.6 Alfa emettitori : 320 • Emettitor l : 143 •

•

16.500 MVd/Tonn

«/l

10 mCi/1 9 Ci/1

TAB^l^ : Caratteristiche della soluzione di prodotti di fissione EUROCHENIC 253 1 - a (3)

- 42 -

Costituenti Radioattivi

Emettitori alfa Pu

Am 241 Cm 242 Cm 243/244 U

Pu

Emettitori By Cs 137

Sr/y 90 Ce/Pr 144 Ru/Rh 106 Cs 134 Eu 154 Co 60

: 360 mCi/1 5%

63%

2%

30%

900 mg/1 17.2 mCi/1 108 Ci/1 39,2 "

57,8 "

0,4 "

0,9 "

1,6 " ' 0,9 "

< 0 , 1 »

Costituenti non ra

Acidità libera (HN0 ) 3 Nitrati totali

S

°4

F~

A l + 3

F é *³ + 2 H g

42 Ni Na

Sali totali

idioattivi

: 2,76 K 4,42 "

0,08 "

0,54 "

0,31 "

13,3 g/1 0,43 "

1,26 "

36

14,4 %W/W

TAB^_2: Composizione chimica e radiochimica del rifiuto di alta attività LEWC 253 - la