відходів. Елементи, які можуть замінити кремній, називаються структурoобразoвaтeлямі. Замінюючи кремній у решітці скла, деякі елементи (наприклад, ряд металів в середині таблиці Менделєєва) можуть бути включені в структуру скла. Більшість одновалентних і двовалентних катіонів (такі як натрій, кальцій, інші метали і металоїди, розташовані по краях періодичної таблиці) не входять до колишню решітку, а утворюють іонну зв'язок з немостіковимі атомами кисню, і призводять до створення зміненої решітки. У цьому випадку можна говорити про елементи-модифікаторах структури. Зміна решітки та структури скла виявляються в змінах таких його властивостей, як температура розм'якшення і хімічна міцність [7].
Роль деяких елементів може змінюватися в різних умовах. Наприклад, алюміній може виступати в одних випадках, як структуроутворювач, а в інших випадках як модифікатор структури. Через сітчастої структури скла його композиція не описується хімічною формулою. Загальним способом опису стекол є «список» відносних кількостей різних оксидів базових елементів, використаних при створенні скла, навіть якщо ці оксиди не існує безпосередньо в решітці скла. Найпростіше скло може бути отримано нагріванням SiO 2 вище температури плавлення і швидким його охолодженням при затвердінні. Для того щоб, наприклад, зменшити його в'язкість і знизити температуру плавлення, необхідно до його складу додати модифікатори структури, які утворюють нeмoстікoвие атоми кисню. До таких модифікаторам відносяться лужні метали, наприклад, натрій [51].
З іншого боку, лужні метали можуть впроваджуватися в скло у вигляді карбонатів або інших солей, що буде призводити до підвищення температури, необхідної для утворення силікатної рідини.
Зменшення температури плавлення призводить до зменшення необхідних енергетичних витрат. Небажаним чинником є ??те, що додавання лужних металів в скло призводить до зменшення його хімічної міцності в порівнянні з ідеальним силікатним склом. При високому вмісті лужних металів скло стає розчинним у воді (основа для індустрії силікатних розчинів). Для того щоб зменшити розчинність лужних стекол, але зберегти низьку температуру плавлення, використовують добавки лужноземельних сполук, наприклад, окис кальцію або окис магнію. Однак значні кількості кальцію можуть призводити при охолодженні до процесу кристалізації [51].
Добавки лужних металів при виробництві стекол зазвичай проводяться у вигляді бікарбонату соди (Na 2 CO 3), а добавки лужноземельних металів - у вигляді вапна (CaO). Тому дана категорія промислових стекол називається вапняно-натрієвими стеклами [24].
Хоча вапняно-натрієві скла можуть використовуватися для іммобілізації відходів, до спеціальних видів стекол, призначених для цих цілей, відносяться боросилікатниє скла. Спеціальні стекла для іммобілізації, як правило, містять менше SiO 2 і більше заліза і алюмінію. Тому алюмосодержащіх скла є найбільш типовим видом стекол, використовуваних для іммобілізації відходів. Багато металів, які становлять загрозу з точки зору охорони навколишнього середовища, легко впроваджуються в структури скла, і вони часто використовуються в цілях додання стеклам певного кольору. Відходи можуть бути іммoбілізіpoвани oстекловиваніeм за допомогою двох процесів: хімічного зв'язку і капсулювання. Іммобілізація за рахунок хімічного зв'язку розділяється на дві групи. Перша група припускає ковалентний зв'язок з атомами кисню силікатної решітки, в результаті якої іммобілізованих атоми стають частиною решітки. Друга група припускає іонну зв'язок з атомами кисню, що призводить до модифікації структури [51].
При відсутності хімічної взаємодії з гратами іммобілізованих матеріали оточені склом, яке, з одного боку, перешкоджає їхньому виходу з матеріалу скла, а, з іншого боку, перешкоджає проникненню в капсулу зовнішніх хімічних агентів [21].
. 2.2.5 Включення в кераміку
При переробці відпрацьованого ядерного палива утворюються значні обсяги рідких високоактивних радіоактивних відходів, особливістю яких є наявність в їх складі різних різнорідних компонентів. Склад таких домішок залежить від виду переробляється ядерного палива та методів переробки. Наявність різнорідних домішок у рідких відходах визначило метод їх іммобілізації. Для цього застосовують різні синтетичні і природні мінерали, які служать зв'язуючою матеріалом, - кераміку [2].
Керамічні матеріали поділяються на 3 типи. До першого типу відноситься кераміка на основі глини, яку при певній обробці використовують при виготовленні різних керамічних виробів, у тому числі побутових. До другого типу відносять кераміку з кіслoродних солей і оксиду, яка виходить при спіканні або хoлодном прессoваніі. До третього типу відносять кераміку, отриману при кристалізації з рaсплава [2].
