Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони
У ході досліджень синтезу аналога природного фторапатиту, основним компонентом якого є зола від спалювання твердих органічних відходів, зокрема від спалювання імітатора радіоактивної деревини Чорнобильської зони, отримано шихту, яку піддавали термообробці. Термічне розкладання шихти і синтез фтор...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Ядерна та радіаційна безпека |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97223 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони / Ф.В. Белкін, Р.В. Тарасов, В.А. Шкуропатенко, К А. Прудивус, А.Г. Миронова, Л.М. Литвиненко // Ядерна та радіаційна безпека. — 2012. — № 2. — С. 56-59. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97223 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-972232025-02-09T09:48:56Z Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони Искусственный фторапатит для иммобилизации золы от сжигания древесины Чернобыльской зоны Искусственный фторапатит для иммобилизации золы от сжигания древесины Чернобыльской зоны Белкін, Ф.В. Тарасов, Р.В. Шкуропатенко, В.А. Прудивус, К.А. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. У ході досліджень синтезу аналога природного фторапатиту, основним компонентом якого є зола від спалювання твердих органічних відходів, зокрема від спалювання імітатора радіоактивної деревини Чорнобильської зони, отримано шихту, яку піддавали термообробці. Термічне розкладання шихти і синтез фторапатиту досліджувалися методом термогравіметричного та диференціального термічного аналізу, фазовий склад золи після термообробок — методом рентгенівського фазового аналізу. Результати досліджень показують, що синтез кристалічного фторапатиту відбувається при порівняно низьких температурах (600—700 °С) за досить короткий проміжок часу. Ключові слова: радіаційні відходи, іммобілізація, зола, оксифосфат кальцію, фторапатит. В ходе изучения синтеза аналога естественного фторапатита, основным компонентом которого служит зола от сжигания твердых органических отходов, в частности от сжигания имитатора радиоактивной древесины Чернобыльской зоны, получена шихта, которую подвергали термообработке. Термическое разложение шихты и синтез фторапатита исследовались методом термогравиметрического и дифференциального термического анализа, фазовый состав золы после термообработок — методом рентгенофазового анализа. Результаты исследований показывают, что синтез кристаллического фторапатита происходит при сравнительно низких температурах (600— 700 °С) за довольно короткий промежуток времени. Ключевые слова: радиационные отходы, иммобилизация, зола, оксифосфат кальция, фторапатит. The aim of this study was to investigate the synthesis of the analogue of natural fluorapatite whose main component is ash from the combustion of solid organic waste, in particular, the simulator of radioactive timber of the Chernobyl zone. In the course of investigation, mixture was obtained and then subjected to heat treatment. Thermal decomposition of the mixture and the synthesis of fluorapatite were studied by thermogravimetric and differential thermal analyses. The phase composition of the ash after heat treatment was investigated by X-ray analysis. The results show that crystalline fluorapatite synthesizes at relatively low temperatures 600-700 °C within a reasonably short period of time. Keywords: radioactive waste, immobilization, ash, oxyphosphate calcium, fluorapatite 2012 Article Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони / Ф.В. Белкін, Р.В. Тарасов, В.А. Шкуропатенко, К А. Прудивус, А.Г. Миронова, Л.М. Литвиненко // Ядерна та радіаційна безпека. — 2012. — № 2. — С. 56-59. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 2073-6231 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97223 621.039.736 uk Ядерна та радіаційна безпека application/pdf Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
У ході досліджень синтезу аналога природного фторапатиту, основним компонентом
якого є зола від спалювання твердих органічних відходів, зокрема від спалювання
імітатора радіоактивної деревини Чорнобильської зони, отримано шихту, яку піддавали
термообробці. Термічне розкладання шихти і синтез фторапатиту досліджувалися
методом термогравіметричного та диференціального термічного аналізу, фазовий склад
золи після термообробок — методом рентгенівського фазового аналізу. Результати
досліджень показують, що синтез кристалічного фторапатиту відбувається при порівняно
низьких температурах (600—700 °С) за досить короткий проміжок часу.
Ключові слова: радіаційні відходи, іммобілізація, зола, оксифосфат кальцію, фторапатит. |
| format |
Article |
| author |
Белкін, Ф.В. Тарасов, Р.В. Шкуропатенко, В.А. Прудивус, К.А. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. |
| spellingShingle |
Белкін, Ф.В. Тарасов, Р.В. Шкуропатенко, В.А. Прудивус, К.А. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони Ядерна та радіаційна безпека |
| author_facet |
Белкін, Ф.В. Тарасов, Р.В. Шкуропатенко, В.А. Прудивус, К.А. Миронова, А.Г. Литвиненко, Л.М. |
| author_sort |
Белкін, Ф.В. |
| title |
Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони |
| title_short |
Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони |
| title_full |
Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони |
| title_fullStr |
Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони |
| title_full_unstemmed |
Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони |
| title_sort |
штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини чорнобильської зони |
| publisher |
Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97223 |
| citation_txt |
Штучний фторапатит для іммобілізації золи від спалювання деревини Чорнобильської зони / Ф.В. Белкін, Р.В. Тарасов, В.А. Шкуропатенко, К А. Прудивус, А.Г. Миронова,
Л.М. Литвиненко // Ядерна та радіаційна безпека. — 2012. — № 2. — С. 56-59. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| series |
Ядерна та радіаційна безпека |
| work_keys_str_mv |
AT belkínfv štučnijftorapatitdlâímmobílízacíízolivídspalûvannâdereviničornobilʹsʹkoízoni AT tarasovrv štučnijftorapatitdlâímmobílízacíízolivídspalûvannâdereviničornobilʹsʹkoízoni AT škuropatenkova štučnijftorapatitdlâímmobílízacíízolivídspalûvannâdereviničornobilʹsʹkoízoni AT prudivuska štučnijftorapatitdlâímmobílízacíízolivídspalûvannâdereviničornobilʹsʹkoízoni AT mironovaag štučnijftorapatitdlâímmobílízacíízolivídspalûvannâdereviničornobilʹsʹkoízoni AT litvinenkolm štučnijftorapatitdlâímmobílízacíízolivídspalûvannâdereviničornobilʹsʹkoízoni AT belkínfv iskusstvennyjftorapatitdlâimmobilizaciizolyotsžiganiâdrevesinyčernobylʹskojzony AT tarasovrv iskusstvennyjftorapatitdlâimmobilizaciizolyotsžiganiâdrevesinyčernobylʹskojzony AT škuropatenkova iskusstvennyjftorapatitdlâimmobilizaciizolyotsžiganiâdrevesinyčernobylʹskojzony AT prudivuska iskusstvennyjftorapatitdlâimmobilizaciizolyotsžiganiâdrevesinyčernobylʹskojzony AT mironovaag iskusstvennyjftorapatitdlâimmobilizaciizolyotsžiganiâdrevesinyčernobylʹskojzony AT litvinenkolm iskusstvennyjftorapatitdlâimmobilizaciizolyotsžiganiâdrevesinyčernobylʹskojzony |
| first_indexed |
2025-11-25T14:20:02Z |
| last_indexed |
2025-11-25T14:20:02Z |
| _version_ |
1849772374089531392 |
| fulltext |
56 ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (54).2012
Ï
îâîäæåííÿ ç â³äïðàöüîâàíèì ÿäåðíèì ïàëèâîì
òà ðàä³îàêòèâíèìè â³äõîäàìè çàâæäè çíàõîäè-
ëîñÿ é çíàõîäèòüñÿ ï³ä ïèëüíîþ óâàãîþ â÷åíèõ,
ôàõ³âö³â òà øèðîêî¿ ãðîìàäñüêîñò³ [1, 2]. Öå
ñòèìóëþº ðîçðîáêó âèñîêîåôåêòèâíèõ ìåòîä³â,
ÿê³ çàáåçïå÷óþòü ñòâîðåííÿ áàð’ºðíèõ òà ³ììîá³ë³çàö³éíèõ
ìàòåð³àë³â ç âèñîêèìè åêñïëóàòàö³éíèìè õàðàêòåðèñòèêàìè,
ùî, çîêðåìà, ìàþòü âèñîê³ êîðîç³éí³ òà ðàä³àö³éí³ âëàñòèâî-
ñò³. Äîñòóïíèìè òà ïðîñòèìè ìåòîäàìè òàê³ ìàòåð³àëè ñòâî-
ðèòè íåìîæëèâî. Ïîð³âíÿíî ç òðàäèö³éíî çàñòîñîâóâàíèìè
ìàòåð³àëàìè, îòðèìàíèìè ìåòîäàìè á³òóìóâàííÿ, öåìåíòó-
âàííÿ é îñêëîâóâàííÿ, ïåðñïåêòèâí³øèìè º ìàòåð³àëè íà
îñíîâ³ êðèñòàë³÷íèõ ñïîëóê. Íàéá³ëüø ïðèäàòí³ â öüîìó
ñåíñ³ àíàëîãè ïðèðîäíèõ ìàòåð³àë³â, ùî ì³ñòÿòü ó ïðèðîä-
íîìó ñòàí³ ïðîòÿãîì òðèâàëèõ ïåð³îä³â ÷àñó ðàä³îíóêë³äè
[1—3, 6—8]. Äî ïîä³áíèõ àíàëîã³â íàëåæàòü òàê³ ïðèðîäí³
ì³íåðàëè, ÿê öèðêîíîë³ò, õîëîíä³ò, ïåðîâñê³ò, öèðêîí [1],
øï³íåëü [7], êîð䳺ðèò [8] òîùî. Îäíèì ç ïåðñïåêòèâíèõ
ì³íåðàë³â ìîæå áóòè ôòîðàïàòèò — Ca5(PO4)3F [6], îñê³ëü-
êè éîãî ñòðóêòóðà â ïðèðîäíèõ óìîâàõ ìຠâèñîêó õ³ì³÷-
íó é òåðì³÷íó ñòàá³ëüí³ñòü. Ôòîðàïàòèò âõîäèòü äî ñêëàäó
ïðèðîäíèõ ã³ðñüêèõ ïîð³ä, ÿê³ ì³ñòÿòü ó ïðèðîäíîìó ñòàí³
ðàä³îàêòèâí³ ðå÷îâèíè, ³ º â³äîìèì ðàä³àö³éíî-ñò³éêèì
ìàòåð³àëîì: ïîøêîäæåííÿ, âèêëèêàí³ âèïðîì³íþâàííÿì,
íåñòàá³ëüí³, ³ ïðè òåìïåðàòóð³ ïîíàä 60° Ñ ñòðóêòóðà ôòîð-
àïàòèòó çäàòíà â³äíîâëþâàòèñü [3]. Öÿ ìàòðèöÿ òàêîæ ö³êà-
âà òèì, ùî â ¿¿ ñòðóêòóð³ ìîæóòü áóòè ÷èñëåíí³ çàì³ùåííÿ.
Çîêðåìà, àòîìè êàëüö³þ ìîæóòü áóòè çàì³ùåí³ ð³çíèìè ìå-
òàëàìè, â òîìó ÷èñë³ öå糺ì àáî ñòðîíö³ºì, ÿê³ º ãîëîâíîþ
çàãðîçîþ â ïåðø³ äåñÿòèð³÷÷ÿ çáåð³ãàííÿ àáî çàõîðîíåííÿ
ðàä³îàêòèâíèõ â³äõîä³â (ÐÀÂ).
Âíàñë³äîê ×îðíîáèëüñüêî¿ àâà𳿠íà çíà÷í³é òåðèòîð³¿
Óêðà¿íè áóëî ïðèïèíåíî ïîâíîö³ííó ãîñïîäàðñüêó ä³ÿëü-
í³ñòü [4], çîêðåìà ñóðîâ³ îáìåæåííÿ ðîçïîâñþäæóþòüñÿ íà
ë³ñîãîñïîäàðñüêó. Öå ñòîñóºòüñÿ çíà÷íèõ ë³ñîâèõ ïëîù, ùî
ïðèëÿãàþòü äî çîíè â³ä÷óæåííÿ. Îäíèì ç ðåàá³ë³òàö³éíèõ
çàõîä³â íà öèõ òåðèòîð³ÿõ º ³ììîá³ë³çàö³ÿ çîëè â³ä ñïàëþ-
âàííÿ äåðåâèíè, ùî çàáðóäíåíà ðàä³îíóêë³äàìè.
Ìåòîþ äàíî¿ ðîáîòè áóëî äîñë³äæåííÿ ñèíòåçó àíàëî-
ãó ïðèðîäíîãî ôòîðàïàòèòó ç âèêîðèñòàííÿì ÿê îñíîâíî-
ãî ñêëàäîâîãî êîìïîíåíòà çîëè â³ä ñïàëþâàííÿ òâåðäèõ
îðãàí³÷íèõ â³äõîä³â, çîêðåìà â³ä ñïàëþâàííÿ ³ì³òàòîðà
ðàä³îàêòèâíî¿ äåðåâèíè ×îðíîáèëüñüêî¿ çîíè.
Äëÿ îäåðæàííÿ ôòîðàïàòèòó Ca5(PO4)3F âèêîðèñòîâóâà-
ëè çîëó — îêñèôîñôàò êàëüö³þ [5]. Ïðè ðîçðàõóíêó ê³ëü-
êîñò³ êîìïîíåíò³â äëÿ ñèíòåçó ôòîðàïàòèòó ïðèéìàëè, ùî
çîëà º ÷èñòèì îêñèôîñôàòîì êàëüö³þ áåç áóäü-ÿêèõ äîì³-
øîê. Äëÿ îäåðæàííÿ ôòîðàïàòèòó âèõ³äíà øèõòà ãîòóâàëà-
ñÿ ç òàêèõ êîìïîíåíò³â: îêñèôîñôàò êàëüö³þ Ca4Î(PO4)2,
ôòîðèä êàëüö³þ CaF2, à òàêîæ êàðáîíàò êàëüö³þ CaCO3
ó âèãëÿä³ êðåéäè òà îðòîôîñôîðíà êèñëîòà H3PO4 äëÿ çà-
áåçïå÷åííÿ ñòåõ³îìåòðè÷íîãî ñêëàäó ôòîðàïàòèòó. ϳñëÿ
ïîïåðåäíüîãî çì³øóâàííÿ êîìïîíåíò³â îòðèìàíó ñóì³ø
ñóøèëè ïðè òåìïåðàòóð³ 30—40 °Ñ. Îñòàòî÷íå çì³øóâàííÿ
é ïîäð³áíåííÿ âèñóøåíî¿ øèõòè ïðîâîäèëè â êóëüîâîìó
ìëèí³ ïðè ñï³ââ³äíîøåíí³ ìàñè øèõòè äî ìàñè êóëü 1:20.
Òåðìîîáðîáêó çä³éñíþâàëè â ïå÷³ ÌÏ-2Ó çà òàêèõ óìîâ:
1) ïðè ïîñò³éíîìó ÷àñ³ âèòðèìêè (70 õâ.) â ³íòåðâàë³ òåì-
ïåðàòóð 100—500 °Ñ ÷åðåç êîæí³ 100 °Ñ òà â ³íòåðâàë³ 550—
800 °Ñ ÷åðåç êîæí³ 50 °Ñ;
2) ïðè ïîñò³éíèõ òåìïåðàòóðàõ 600 òà 700 °Ñ âïðîäîâæ
17—105 õâ.
°
ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (54).2012 57
Øòó÷íèé ôòîðàïàòèò äëÿ ³ììîá³ë³çàö³¿ çîëè â³ä ñïàëþâàííÿ äåðåâèíè ×îðíîáèëüñüêî¿ çîíè
Òåðì³÷íå ðîçêëàäàííÿ øèõòè ³ ñèíòåç ôòîðàïàòèòó äî-
ñë³äæóâàëè ìåòîäîì òåðìîãðàâ³ìåòðè÷íîãî òà äèôåðåí-
ö³àëüíîãî òåðì³÷íîãî àíàë³çó íà äåð³âàòîãðàô³ Q-1500 D
â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 20—1000 Ñ ïðè øâèäêîñò³ íàãð³-
âàííÿ 12 Ñ/õâ. (ìàñà çðàçêà 1 ã). Ôàçîâèé ñêëàä çîëè ï³ñ-
ëÿ òåðìîîáðîáîê äîñë³äæóâàëè ìåòîäîì ðåíòãåí³âñüêîãî
ôàçîâîãî àíàë³çó (ÐÔÀ) íà äèôðàêòîìåòð³ ÄÐÎÍ-1,5 (âè-
ïðîì³íþâàííÿ Cu K , Ni-ô³ëüòð).
Äîñë³äæåííÿ âïëèâó òåìïåðàòóðè òåðìîîáðîáêè íà ïîâ-
íîòó ñèíòåçó ôòîðàïàòèòó. Ðåíòãåíîäèôðàêòîìåòðè÷í³ äî-
ñë³äæåííÿ âèõ³äíî¿ ñóì³ø³ ïîêàçàëè, ùî ï³ñëÿ çì³øóâàííÿ
òà ñóø³ííÿ øèõòó ñêëàäàþòü îêñèôîñôàò êàëüö³þ (áåçïî-
ñåðåäíüî çîëà), ôòîðèä êàëüö³þ, ñë³äè êàðáîíàòó êàëüö³þ.
Íà ðèñ. 1 âèäíî, ùî ë³í³ÿ ìàêñèìàëüíî¿ ³íòåíñèâíîñò³
îêñèôîñôàòó êàëüö³þ çíàõîäèòüñÿ íà êóòàõ 2 = 29…30°,
à ôòîðèäó êàëüö³þ — íà êóòàõ 2 = 46…47°.
Ðèñ. 1. Äèôðàêòîãðàìà âèõ³äíî¿ øèõòè
Ðåçóëüòàòè òåðì³÷íîãî àíàë³çó âèõ³äíî¿ øèõòè ïðåä-
ñòàâëåíî íà ðèñ. 2. Íà êðèâ³é äèôåðåíö³àëüíî-òåðì³÷íîãî
àíàë³çó âèÿâëåíî ïðèñóòí³ñòü îäíîãî ýêçî- òà äâîõ åíäî-
òåðì³÷íèõ åôåêò³â. Ìîãóòí³é ³ ñëàáêèé ðîçìèòèé åíäîòåð-
ì³÷í³ åôåêòè âèÿâëÿþòüñÿ â ³íòåðâàëàõ òåìïåðàòóð 20—460
òà 760—880 °Ñ ç ì³í³ìóìàìè ïðè 160 òà 820 °Ñ, â³äïîâ³ä-
íî. Òðîõè ðîçìèòèé, ñåðåäíüî¿ ³íòåíñèâíîñò³, åêçîòåðì³÷-
íèé åôåêò çíàõîäèòüñÿ â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 460—600 °Ñ
ç ìàêñèìóìîì ïðè 540 °Ñ.
Ñèíòåç ôòîðàïàòèòó â³äáóâàºòüñÿ â ÷îòèðè ñòà䳿, ÿê³
â³äïîâ³äàþòü òî÷êàì ïåðåãèíó íà òåðìîãðàâ³ìåòðè÷í³é
êðèâ³é (ÒÃ) òà åêñòðåìóìàì íà êðèâ³é äèôåðåíö³àëüíî-
òåðì³÷íîãî àíàë³çó (ÄÒÀ) ³ äèôåðåíö³àëüí³é òåðìîãðàâ³-
ìåòðè÷í³é êðèâ³é (ÄÒÃ). Íà ïåðø³é ñòà䳿, â ³íòåðâàë³ òåì-
ïåðàòóð 60—460 °Ñ, âòðàòà ìàñè ñòàíîâèòü 4,0 %, íà äðóã³é
(â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 460—600 °Ñ) — 2,5 %, íà òðåò³é
(â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 600—800 °Ñ) — 5,5 %. Íà ÷åòâåðò³é
ñòà䳿, â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 800—1000 °Ñ, âòðàòà ìàñè
ïðàêòè÷íî â³äñóòíÿ. Âòðàòà ìàñè ³ëþñòðóºòüñÿ íå ÷³òêî
îçíà÷åíèìè åêñòðåìóìàìè íà êðèâ³é ÄÒà ïðè òåìïåðàòó-
ðàõ 140 òà 800 Ñ. Çàãàëüíà âòðàòà ìàñè ñòàíîâèòü 12 %.
Ðåíòãåíîäèôðàêòîìåòðè÷í³ äîñë³äæåííÿ ïîêàçàëè, ùî
òåðìîîáðîáêà øèõòè â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 100—400 °Ñ
íå âèêëèêຠçì³í ôàçîâîãî ñêëàäó. Ïîì³òí³ ôàçîâ³ çì³íè
ïî÷èíàþòüñÿ ïðè òåìïåðàòóð³ òåðìîáðàáîòêè 500 °Ñ. Íà
ðèñ. 3 íàâåäåíî äèôðàêòîãðàìó çðàçêà, ÿêèé îáðîáëåíî
ïðè 500 °Ñ âïðîäîâæ äîñèòü çíà÷íîãî ÷àñó — 70 õâ. (äëÿ
çðó÷íîñò³ ïîð³âíÿííÿ íà ðèñ. 1 òà 3 íàâåäåíî, êð³ì êóò³â,
³ â³äíîñí³ ³íòåíñèâíîñò³).
Íà äèôðàêòîãðàì³ çðàçêà, ÿêèé òåðìîîáðîáëåíî ïðè
òåìïåðàòóð³ 550 °Ñ, ç’ÿâëÿþòüñÿ âïåðøå ðåíòãåí³âñüê³ ë³í³¿
ôòîðàïàòèòó. Ïðîòå, êð³ì ì³íåðàëó, ùî ñèíòåçóºòüñÿ, ñïîñ-
òåð³ãàþòüñÿ ðåíòãåí³âñüê³ ë³í³¿ âèõ³äíèõ ñïîëóê.
Ðèñ. 3. Äèôðàêòîãðàìà ìàòåð³àëó
òåðìîîáðîáëåíîãî ïðè 500 °Ñ çðàçêà
Ïîäàëüø³ åêñïåðèìåíòè ç òåðìîîáðîáêè ïðè òåìïåðà-
òóð³ 600 °Ñ ïîêàçàëè, ùî çðîñòàííÿ ³íòåíñèâíîñòåé ðåíò-
ãåí³âñüêèõ ë³í³é ôòîðàïàòèòó ïðèïèíèëîñÿ. Ïðè öüîìó íà
äèôðàêòîãðàì³ ïðèñóòí³ ë³í³¿ çàëèøê³â ôòîðèäó êàëüö³þ,
ÿêèé ïðîðåàãóâàâ íå ïîâí³ñòþ. Äèôðàêòîãðàìè ìàòåð³àëó
çðàçê³â, ÿê³ òåðìîîáðîáëåíî ïðè òåìïåðàòóð³ 550 òà 600 °Ñ,
ïðåäñòàâëåíî íà ðèñ. 4 òà 5.
Ïîäàëüøå ï³äâèùåííÿ òåìïåðàòóðè òåðìîîáðîáêè âèêëè-
êຠçðîñòàííÿ çåðåí ³ ïðèâîäèòü äî á³ëüø óïîðÿäêîâàíîãî
ñòàíó êðèñòàë³÷íî¿ ñòðóêòóðè ôòîðàïàòèòó. Çì³íè ôàçîâî-
ãî ñêëàäó íå â³äáóâàëèñÿ àæ äî òåìïåðàòóðè òåðìîîáðîáêè
800 °Ñ. Êð³ì ôòîðàïàòèòó, ÿê ³ ðàí³øå, ïðè òåìïåðàòóð³ òåð-
ìîîáðîáêè 800 °Ñ íà äèôðàêòîãðàì³ ìàòåð³àëó çàëèøàþòü-
ñÿ ðåíòãåí³âñüê³ ë³í³¿ ôòîðèäó êàëüö³þ òà ñëàáê³ ðåôëåêñè
îêñèôîñôàòó êàëüö³þ (çîëè).
Ðèñ. 4. Äèôðàêòîãðàìà ìàòåð³àëó
òåðìîîáðîáëåíîãî ïðè 550 °Ñ çðàçêà
(òóò ³ äàë³ Àï — ë³í³¿, ùî íàëåæàòü ôòîðàïàòèòó)
Ðèñ. 2. Ðåçóëüòàòè òåðìîãðàâ³ìåòðè÷íîãî
òà äèôåðåíö³àëüíîãî òåðì³÷íîãî àíàë³çó âèõ³äíî¿ øèõòè
58 ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (54).2012
Ô. Â. Áåëê³í, Ð. Â. Òàðàñîâ, Â. À. Øêóðîïàòåíêî, Ê. À. Ïðóäèâóñ, À. Ã. Ìèðîíîâà, Ë. Ì. Ëèòâèíåíêî
Ðèñ. 5. Äèôðàêòîãðàìà òåðìîîáðîáëåíîãî
ïðè 600 °Ñ ìàòåð³àëó çðàçêà
Äîñë³äæåííÿ âïëèâó ÷àñó òåðìîîáðîáêè ïðè ïîñò³éí³é
òåìïåðàòóð³ íà ïîâíîòó ñèíòåçó ôòîðàïàòèòó. Òåðìîîáðîáêà
øèõòè ïðè 600 °Ñ âïðîäîâæ 17 õâ ïðèçâåëà âïåðøå äî ïîÿ-
âè ðåíòãåí³âñüêèõ ë³í³é ôòîðàïàòèòó, ïðè öüîìó ïðèñóòí³
òàêîæ ³ âèõ³äí³ ôàçè. Ñë³ä çàçíà÷èòè, ùî íàé³íòåíñèâí³øà
ë³í³ÿ íà äèôðàêòîãðàì³ â³äïîâ³äຠðåíòãåí³âñüê³é ë³í³¿ ç ³í-
äåêñàìè (220), ÿêà íàëåæèòü ôòîðèäó êàëüö³þ (ðèñ. 6, à).
Çðîñòàííÿ ³íòåíñèâíîñò³ ðåíòãåí³âñüêèõ ë³í³é ôòîðàïà-
òèòó ïðèïèíèëîñÿ íà äèôðàêòîãðàì³ çðàçêà, ùî ïðîéøîâ
òåðìîîáðîáêó ïðîòÿãîì 70 õâ. Ïîäàëüøå çá³ëüøåííÿ ÷àñó
âèòðèìêè ñïðèÿº á³ëüøîìó óïîðÿäêóâàííþ ñòðóêòóðè ôòîð-
àïàòèòó. Îñòàòî÷íå óïîðÿäêóâàííÿ ñòðóêòóðè ôòîðàïàòèòó
â³äçíà÷àºòüñÿ íà äèôðàêòîãðàì³ çðàçêà, òåðìîîáðîáëåíîãî
ïðè òåìïåðàòóð³ 600 °Ñ âïðîäîâæ 105 õâ (ðèñ. 6, á).
Ðèñ. 6. Äèôðàêòîãðàìà ìàòåð³àëó òåðìîîáðîáëåíîãî
âïðîäîâæ 17 õâ (à) òà 105 õâ (á) ïðè 600 °Ñ çðàçêà
Òåðìîîáðîáêà ïðè òåìïåðàòóð³ 700 °Ñ ç³ çá³ëüøåííÿì
÷àñó âèòðèìêè òàê ñàìî ïðèâîäèòü äî çðîñòàííÿ ³íòåíñèâ-
íîñò³ ðåíòãåí³âñüêèõ ë³í³é ôòîðàïàòèòó, îäíàê âîíî ïðè-
ïèíÿºòüñÿ âæå çà 17 õâ. Îòðèìàíà ñòðóêòóðà ôòîðàïàòèòó
º äîñèòü óïîðÿäêîâàíîþ (ðèñ. 7).
Ðèñ. 7. Äèôðàêòîãðàìà ìàòåð³àëó
òåðìîîáðîáëåíîãî âïðîäîâæ 17 õâ. ïðè 700 °Ñ çðàçêà
Êîæíà ñòàä³ÿ íà êðèâ³é Òà õàðàêòåðèçóºòüñÿ ïðèòà-
ìàííèì ¿é ïðîöåñîì, ÿêèé â³äáóâàºòüñÿ ï³ä ÷àñ òåðì³÷íî¿
îáðîáêè âèõ³äíî¿ øèõòè ôòîðàïàòèòó. Ïîð³âíÿííÿ ðåçóëü-
òàò³â òåðìîãðàâ³ìåòðè÷íîãî, äèôåðåíö³àëüíî-òåðì³÷íîãî
³ ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàë³ç³â ïîêàçóº, ùî â ³íòåðâàë³ òåì-
ïåðàòóð 20—500 Ñ âèäàëÿºòüñÿ ñîðáîâàíà âîäà, ïðî ùî
ñâ³ä÷àòü âòðàòà ìàñè íà êðèâ³é Òà (ðèñ. 2), åíäîòåðì³÷-
íèé åôåêò íà êðèâ³é ÄÒÀ (ðèñ. 2) ³ íåçì³íí³ñòü ôàçîâîãî
ñêëàäó øèõòè (ðèñ. 1 òà 3).
 ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 550—700 Ñ ïðîõîäèòü ñèíòåç
ôòîðàïàòèòó. Ïðî öå ñâ³ä÷àòü äèôðàêòîãðàìè òåðìîîá-
ðîáëåíèõ çðàçê³â (ðèñ. 4—7). Òåìïåðàòóð³ ïî÷àòêó ñèíòåçó
ôòîðàïàòèòó â³äïîâ³äຠòåìïåðàòóðà åêñòðåìóìó åêçîòåð-
ì³÷íîãî åôåêòó 540 °Ñ (ðèñ. 2, êðèâà ÄÒÀ) òà äàí³ ðèñ. 4.
Ñèíòåç ôòîðàïàòèòó çàâåðøóºòüñÿ ïðè òåìïåðàòóð³ 600 °Ñ
³ âèòðèìö³ ó 70 õâ, òîáòî ñèíòåç ôòîðàïàòèòó ïîâí³ñòþ â³ä-
áóâàºòüñÿ â ìåæàõ åêçîòåðì³÷íîãî åôåêòó (460—600 °Ñ).
 ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 700—850 °Ñ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ
âòðàòà ìàñè, îáóìîâëåíà ðîçêëàäàííÿì çàëèøê³â êàðáîíàòó
êàëüö³þ [9, 10] òà ñóïðîâîäæóâàíà óïîðÿäêóâàííÿì ñòðóê-
òóðè ôòîðàïàòèòó, ùî ï³äòâåðäæóºòüñÿ äðóãèì åíäîåôåêòîì
íà êðèâ³é ÄÒÀ, âòðàòîþ ìàñè íà êðèâ³é Òà (ðèñ. 2) ³ äàíè-
ìè äèôðàêòîãðàì ôòîðàïàòèòó (ðèñ. 6 òà 7). ϳäâèùåííÿ
òåìïåðàòóðè òåðìîîáðîáêè äî 700 °Ñ ïðèâîäèòü äî ñèíòåçó
ôòîðàïàòèòó çà ìåíøèé ÷àñ âèòðèìêè (17 õâ). Ïîäàëüøå
çðîñòàííÿ òåìïåðàòóðè ïðèâîäèòü äî óïîðÿäêóâàííÿ êðèñ-
òàë³÷íî¿ ñòðóêòóðè òà ñâ³ä÷èòü ïðî òåðì³÷íó ñòàá³ëüí³ñòü
ôòîðàïàòèòó ïðè íàãð³âàíí³ â äîñë³äæåíîìó ³íòåðâàë³ òåì-
ïåðàòóð.
Âì³ñò ó ôòîðàïàòèò³ îäí³º¿ ç âèõ³äíèõ ôàç, òàêî¿ ÿê ôòî-
ðèä êàëüö³þ, à òàêîæ íàÿâí³ñòü ñë³ä³â êàðáîíàòó êàëüö³þ
ìîæíà ïîÿñíèòè òèì, ùî çàñòîñîâàíèé ôòîðèä êàëüö³þ
áðàëè çã³äíî ç ðîçðàõóíêàìè ïî ðåàêö³¿ óòâîðåííÿ â íå-
çíà÷í³é ê³ëüêîñò³, à ÷àñòêè ïîðîøêó áóëè â êðóïíîçåðíèñ-
òîìó ñòàí³, ùî íå ñïðèÿëî ð³âíîì³ðíîìó ðîçïîä³ëó éîãî
ïî îá’ºìó øèõòè, òîìó â ïðîöåñ³ ñèíòåçó â ì³ñöÿõ éîãî
íàäëèøêó ÷àñòèíà ôòîðèäó íå ââ³éøëà äî ñòðóêòóðè ôòîð-
àïàòèòó.
Ðåçóëüòàòè ïðîâåäåíèõ äîñë³äæåíü ñâ³ä÷àòü ïðî òå, ùî
äëÿ ³ììîá³ë³çàö³¿ ðàä³îíóêë³ä³â, ÿê³ çíàõîäÿòüñÿ â çîë³ äå-
ðåâèíè ×îðíîáèëüñüêîãî ðàéîíó, çà ìàòðèöþ ìîæå áóòè
âèêîðèñòàíî øòó÷íî ñèíòåçîâàíèé ì³íåðàë ôòîðàïàòèò,
îñíîâíèì êîìïîíåíòîì äëÿ ñèíòåçó ÿêîãî º îêñèôîñôàò
êàëüö³þ, òîáòî áåçïîñåðåäíüî çîëà. Ó äàí³é ðîáîò³ çà äîïî-
ìîãîþ òåðìîãðàâ³ìåòðè÷íîãî, äèôåðåíö³àëüíî-òåðì³÷íîãî
òà ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàë³ç³â ïîêàçàíî, ùî ñèíòåç ôòîð-
àïàòèòó ïðè äîäàâàíí³ â çîëó äåðåâèíè ôòîðèäó êàëüö³þ,
êàðáîíàòó êàëüö³þ òà îðòîôîñôîðíî¿ êèñëîòè ïðîõîäèòü
ïðîòÿãîì 70 õâ ïðè òåìïåðàòóð³ òåðìîîáðîáêè 600 °Ñ
³ 17 õâ ïðè òåìïåðàòóð³ 700 Ñ. Çá³ëüøåííÿ ÷àñó âèòðèìêè
äî 105 õâ ïðè òåìïåðàòóð³ òåðìîîáðîáêè 600 °Ñ ñïðèÿº
óïîðÿäêóâàííþ ñòðóêòóðè ôòîðàïàòèòó.
Îäí³ºþ ç ãîëîâíèõ ïåðåâàã ñèíòåçîâàíîãî ôòîðàïàòèòó
º â³äíîñíî íèçüêà òåìïåðàòóðà éîãî ñèíòåçó òà âèêîðèñòàí-
íÿ ÿê îñíîâíîãî êîìïîíåíòó 70—75 % (âàã.) îêñèôîñôàòó
êàëüö³þ, òîáòî çîëè, ÿêó îòðèìàíî â³ä ñïàëþâàííÿ ³ì³òà-
òîðà äåðåâèíè, çàáðóäíåíî¿ ðàä³îíóêë³äàìè.
Ñèíòåçîâàíèé ôòîðàïàòèò ìîæíà ðåêîìåíäóâàòè ÿê
ïåðñïåêòèâíèé ì³íåðàëîïîä³áíèé ìàòðè÷íèé ìàòåð³àë äëÿ
³ììîá³ë³çàö³¿ ðàä³îíóêë³ä³â, çîêðåìà òèõ, ùî ì³ñòÿòüñÿ
â çîë³ äåðåâèíè ×îðíîáèëüñüêîãî ðàéîíó.
ßäåðíà òà ðàä³àö³éíà áåçïåêà 2 (54).2012 59
Øòó÷íèé ôòîðàïàòèò äëÿ ³ììîá³ë³çàö³¿ çîëè â³ä ñïàëþâàííÿ äåðåâèíè ×îðíîáèëüñüêî¿ çîíè
1. ßäåðíàÿ ýíåðãåòèêà. Îáðàùåíèå ñ îòðàáîòàâøèì ÿäåðíûì
òîïëèâîì è ðàäèîàêòèâíûìè îòõîäàìè: Îáçîð ïî ìàòåðèàëàì
çàðóáåæíîé è îòå÷åñòâåííîé ïå÷àòè / Â. Ì. Àæàæà, Â. À. Áå-
ëîóñ, Ñ. Â. Ãàáåëêîâ, Å. Ä. Äæóð, Þ. À. Êðèêóí, Â. Â. Ëåâåíåö,
Ã. Â. Ëèñè÷åíêî, È. Ì. Íåêëþäîâ, Ñ. Þ. Ñàåíêî, Ð. Â. Òàðàñîâ,
Á. À. Øèëÿåâ, Á. Ì. Øèðîêîâ, À. Â. Ùóð; ïîä ðåä. È. Ì. Íåêëþ-
äîâà. — Ê.: Íàóê. äóìêà, 2006. — 253 ñ.
2. Øïàê À. Ï. Àïàòèòû / À. Ï. Øïàê, Â. Ë. Êàðáîâñêèé,
Â. Â. Òðà÷åâñêèé. — Ê.: Àêàäåìïåðèîäèêà, 2002. — 414 ñ.
3. Êàðïåíà Æîýëü. Ñïîñîá çàõîðîíåíèÿ ïëóòîíèÿ â àïàòèòî-
âîé êåðàìèêå è ïðîäóêò, ïîëó÷åííûé ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòîãî
ñïîñîáà / Êàðïåíà Æîýëü, Áóàå Ëîðàí, Ëàêó Æàí-Ëóè. — Ôåäå-
ðàëüíàÿ ñëóæáà ïî èíòåëëåêòóàëüíîé ñîáñòâåííîñòè, ïàòåíòàì
è òîâàðíûì çíàêàì. Ðîññèéñêàÿ Ôåäåðàöèÿ, 1999.09.10, çàÿâêà
¹ 2001110070/06.
4. Øèòþê Ê. Ô. Îñîáëèâîñò³ ïåðåðîçïîä³ëó 90Sr òà 137Cs â ñèñ-
òåì³ «ãðóíò — ñîñíà çâè÷àéíà» ë³ñîâèõ á³îãåîöåíîç³â çîíè ×ÀÅÑ /
Ê. Ô. Øèòþê, Â. Î. Êàøïàðîâ, Â. Ï. Ïðîöàê // Çá. íàóê. ïðàöü ²í-
òó ÿäåðíèõ äîñë³äæåíü. Ðàä³îåêîëîã³ÿ òà ðàä³îá³îëîã³ÿ. — 2005. —
¹ 3 (16). — Ñ. 122—130.
5. Öåçèéñîäåðæàùèå ôàçû â äðåâåñíûõ çîëàõ ×åðíîáûëüñêîé
çîíû / Ô. Â. Áåëêèí, Ñ. Â. Ãàáåëêîâ, Ð. Â. Òàðàñîâ, Í. Ñ. Ïîëòàâ-
öåâ, Ë. Ì. Ëèòâèíåíêî, Ò. Ï. Ðûæîâà // Ïðîáëåìè áåçïåêè àòîì-
íèõ ñòàíö³é ³ ×îðíîáèëÿ. — 2008. — Âèï. 11. — Ñ. 136—141.
6. Ñèíòåç àíàëîãà ïðèðîäíîãî ôòîðàïàòèòà äëÿ èììîáèëèçà-
öèè äðåâåñíîé çîëû ×åðíîáûëüñêîé çîíû / Ô. Â. Áåëêèí, Ñ. Â. Ãà-
áåëêîâ, Ð. Â. Òàðàñîâ, Í. Ñ. Ïîëòàâöåâ, Å. Ã Ëåäîâñêàÿ Ë. Ì. Ëèò-
âèíåíêî, Ë. À. Ïèðîæåíêî // Òåçèñû äîêëàäà íà XVIII Ìåæäóíàð.
êîíô. ïî ôèçèêå ðàäèàö. ÿâëåíèé è ðàäèàö. ìàòåðèàëîâåäåíèþ,
8—13 ñåíòÿáðÿ, 2008, ã. Àëóøòà, Êðûì. — Ñ. 326, 327.
7. Ìàãíèé-àëþìèíèåâîé øïèíåëü — èíåðòíàÿ ìàòðèöà äëÿ
èçîëÿöèè âûñîêîàêòèâíûõ îòõîäîâ / Ñ. Â. Ãàáåëêîâ, Ð. Â. Òàðàñîâ,
Í. Ñ. Ïîëòàâöåâ, Ì. Ï. Ñòàðîëàò, Å. Ï. Áåðåçíÿê, À. Â. Ïèëèïåíêî,
À. Ã. Ìèðîíîâà, Â. Â. Ìàêàðåíêî // Òåçèñû äîêëàäà íà XVIII Ìåæ-
äóíàð. êîíô. ïî ôèçèêå ðàäèàö. ÿâëåíèé è ðàäèàö. ìàòåðèàëîâåäå-
íèþ, 8—13 ñåíòÿáðÿ, 2008, ã. Àëóøòà, Êðûì. — Ñ. 328, 329.
8. Ñèíòåç êîðäèåðèòà — ìèíåðàëîïîäîáíîãî ìàòåðèàëà äëÿ
èçîëÿöèè ÐÀÎ / Å. Ã. Ëåäîâñêàÿ, Ñ. Â. Ãàáåëêîâ, Ð. Â. Òàðàñîâ,
Í. Ñ. Ïîëòàâöåâ, À. Â. Ïèëèïåíêî, Ô. Â. Áåëêèí // Òåçèñû äîêëà-
äà íà XVIII Ìåæäóíàð. êîíô. ïî ôèçèêå ðàäèàö. ÿâëåíèé è ðàäè-
àö. ìàòåðèàëîâåäåíèþ, 8—13 ñåíòÿáðÿ, 2008, ã. Àëóøòà, Êðûì. —
Ñ. 349, 350.
9. Êàðÿêèí Þ. Â. ×èñòûå õèìè÷åñêèå âåùåñòâà / Þ. Â. Êàðÿ-
êèí, È. È. Àíãåëîâ. — Ì.: Èçä-âî «Õèìèÿ», 1974.
10. Ñïðàâî÷íèê õèìèêà. — Ò. 2: Îñíîâíûå ñâîéñòâà íåîðãàíè-
÷åñêèõ è îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. — Ì.: Ãîñ. íàó÷.-òåõí. èçä-âî
õèì. ëèò-û, 1963.
Îòðèìàíî 11.11.2011.
|