Effects of Gamma Irradiation on Early Age Properties of Metakaolin-Based Geopolymer for the Immobilization of Radioactive Waste Containing Cesium and Strontium

Promovendus/a: Emile Mukiza

Promotor(en): prof. Geert De Schutter

Partitionering van stralings- en warmte-afgevend cesium (Cs) en strontium (Sr) wordt beschouwd als een haalbare route voor de veilige berging van verbruikte splijtstof en opwerkingsafval zonder de temperatuurlimieten van geologische berging te overschrijden. Het gepartitioneerde Cs en Sr hebben vergelijkbare fysische eigenschappen en zouden samen kunnen worden geïmmobiliseerd in een geschikte matrix. Geopolymeer is een potentiële kandidaat voor immobilisatie van Cs en Sr, vanwege de goede thermische prestaties en stralingsbestendigheid. Dit doctoraatsonderzoek onderzocht de mogelijkheid voor immobilisatie van Cs en Sr door een metakaolien-gebaseerde geopolymeermatrix. De resultaten tonen aan dat co-immobilisatie van Cs en Sr, zelfs bij een hogere afvalbelading (4 gew.% Cs en 4 gew.% Sr) in één matrix haalbaar is. Gamma-ioniserende straling en vervalwarmte hebben echter een negatieve invloed op de sterkteontwikkeling en de poriënstructuur. Desondanks vertoonde het geopolymeer op basis van metakaolien, waarin Cs en Sr zijn verwerkt, een bevredigende mechanische sterkte en vertoonde de bindingsfase (N-A-S-H-gel) chemische stabiliteit bij blootstelling aan een hoge gammadosis van 4032 kGy bij een stralingsintensiteit van 6 kGy/u en een temperatuur van 75 °C. Op basis van deze bevindingen lijkt metakaolien-gebaseerd geopolymeer veelbelovend voor de immobilisatie van Cs- en Sr-houdend afval.