IMMOBILIZATION OF SIMULATED BORATE RADIOACTIVE WASTE SOLUTION IN CEMENT-POLY(METHYL METHACRYLATE) COMPOSITE
I- Mechanical and Chemical characterizations *

SALEH, H.M.* and SHATTA, H.A.

Radioisotopes Dept., Nuclear Research Centre, Egyptian
Atomic Energy Authority, Egypt.

Key words: Immobilization, Borate waste, Simulated radioactive waste, Impregnated cement, PMMA, Compressive strength,
Immersion, Cs-137, Leaching.

تصليد مماثل نفايات البورات المشعة فى مكون الأسمنت- بولى ميثيل ميثاكريليت
1- الصفات الميكانيكية والكيميائية

حسام الدين مصطفى صالح و هانم عبد المنعم شطا

خلاصـــة

تعتبر أملاح حمض البوريك هى المكون الأساسى للنفايات السائلة المركزة الساخنة (77°م تقريبا ) الناتجة من دورة التبريد الأول لمفاعلات الماء المضغوط (PWRs). تم فى هذه الدراسة استخدام مكون الأسمنت مع بولى ميثيل ميثاكريليت لتصليد هذه النفايات بهدف التغلب على التأثير المثبط لأملاح البورات على تفاعلات الأسمنت مع الماء فى حالة احتوائها مباشرة مع الأسمنت دون إضافة البوليمر. وقد تم تدعيم القوالب الأسمنتية المصلدة لمدة 30 يوم ومحتواه على تركيزات مختلفة من مماثل نفايات أملاح أحادى المحتوى على 0.3%  من وزنه بنزوات البيروكسيد بمونومر الميثيل ميثاكريليت كبادئ لعملية البلمرة وعليه، تتم عملية البلمرة بتسخين القوالب الأسمنتية المدعمة عند درجة حرارة 40ºم تقريبا.

ولدراسة ملائمة ومدى التطبيق والمنافسة للمادة الصلبة المستخدمة لإحتواء مماثل نفايات أملاح البورات، فإن المنتج النهائى الصلب تم تقييمه على أساس كل من خواصه الميكانيكية والكيميائية. وقد تم تتابع بعض العوامل التى قد تؤثر على مواصفات المنتج النهائى الصلب من مماثل نفايات أملاح البورات مع مكون الأسمنت - بولى ميثيل ميثاكريليت مثل تركيز مماثل نفايات أملاح البورات المحتواة، عمر القوالب الناتجة من عملية التصليد قبل الغمر فى الماء،  فترة الغمر، اختلاف محاليل الغمر وكذلك معدل ارتشاح السيزيوم-137 من المنتج النهائى الصلب.

واستناداً إلى ما تم الحصول عليه من نتائج، يمكن القول بأن مكون الأسمنت - بولى ميثيل ميثاكريليت كوسط احتواء لمماثل نفايات أملاح البورات أفضل من الناحية الميكانيكية والكيميائية مقارنة بالأسمنت كوسط احتواء وحيد.

ABSTRACT

The principle waste materials generated by pressurized water reactors (PWRs) consists of hot (» 77°C) aqueous concentrates of boric acid. In this part of study, cement-poly(methyl methacrylate) (PMMA) composite was used for incorporation of these wastes to overcome the retarding effect of borate salts in case of their direct cementation.

Solid 30 days cured cement blocks containing different concentrations of the borate waste simulate were impregnated using methyl methacrylate monomer having 0.3% by weight benzoil peroxide as initiator. Then, the polymerization process was completed by heating the impregnated blocks at ≈40°C. To define the suitability, range of applicability and compatibility of the inert matrix used, relevant to the borate waste immobilized, the final radioactive borate waste forms were evaluated on the basis of their mechanical and chemical properties. Some factors that may affect the characterization of the obtained final waste forms, e.g. concentration of the incorporated borate waste solution simulate, aging of the solid waste forms before immersion, immersion in various leachants and time of immersion, were followed systematically.

Based on the data obtained, it could be stated that cement-PMMA composite exhibited better mechanical and chemical characters compared to the cement as an unique matrix for immobilization of borate waste concentrates.