Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-4195
Kucharczyk, Pawel
Qualifizierung von Polysiloxanen für die langzeitstabile Konditionierung radioaktiver Abfälle
159 S., 2005

Qualifizierung von Polysiloxanen für die langzeitstabile Konditionierung radioaktiver Abfälle
Die Entsorgungspolitik für radioaktive Abfälle in der Bundesrepublik Deutschland sieht wegen eines fehlenden Endlagers die längerfristige Zwischenlagerung vor,die einen Zeitraum von über 30 Jahren umfasst.Aus der verlängerten Zwischenlagerzeit ergeben sich höhere Anforderungen als bisher an die verwendeten Lagerbehälter.Der elastische Polymerwerkstoff Polysiloxan (Silikon),ein Material auf Basis von Silizium und Sauerstoff mit organischen Substituenten weist physikalische und chemische Eigenschaften auf,die für diese Konditionierungsaufgabe gut geeignet sein könnte.
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen wurden im wesentlichen mit dem Ziel durchgeführt,ein neues Beschichtungsmaterial für Lagerbehälter zu qualifizieren,wobei die Aufmerk- samkeit auch auf die anderen Einsatzmöglichkeiten von Polysiloxanen gerichtet wurde.Ein solches Beschichtungsmaterial soll vor allem einfach applizierbar sein,eine möglichst hohe Haftung auf dem Stahl aufweisen sowie das Substrat vor Korrosion schützen.Diese Eigenschaften wurden für verschie- dene Silikonmaterialien in einzelnen Untersuchungen geprüft.
Polysiloxane mit einer Viskosität bis 45 000 mPas konnten im Airless Spritz-Verfahren appliziert werden.Dabei wurde eine elastische Beschichtung hergestellt,die einen Schutz gegen mechanische Beanspruchung gewährleisten könnte.Für die elastischen Polysiloxane wurde eine hohe Wasser- dampfdurchlässigkeit ermittelt.Die Korrosionsversuche bestätigten,dass Silikone einen unvollständi- gen Korrosionsschutz gewährleisten können,wenn die Beschichtung gleichzeitig mit wasserdampfge- sättigter Luft und kondensiertem Wasser Kontakt hat.Dieses Problem konnte durch eine zusätzliche Grundierung mit einer 60 Pm dicken Zinkfarbe verhindert werden.Die Haftversuche zeigen,dass Polysiloxane sehr unterschiedliche Adhäsion aufweisen können.Die beste Haftung wurde mit den kondensationsvernetzenden Silikonen erzielt.Die additionsvernetzenden Materialien sind durch gerin- ge Haftung gekennzeichnet,wobei durch den Einsatz einer Haftgrundierung das Haftvermögen we- sentlich verbessert werden konnte.Daraus ergibt sich ein breites Spektrum von Einsatzmöglichkeiten für diese Materialien,die damit eine Anwendung als guthaftende Beschichtungen oder als ablösbare Dekontaminationsschichten finden können.

Qualification of polysiloxanes for long-term storage of radioactive waste
At present German policy envisages interim storage of all radioactive waste (for approximately 3 0 years)until a final repository is available.This therefore leads to higher standards for storage contain- ers.Silicone elastomers (polysiloxanes),materials on the basis of silicon and oxygen with organic substituents,have various physical and chemical properties and seem to be suitable for the long-term storage of low-and intermediate-level radioactive waste.
The aim of the present work is the qualification of a new coating material for storage containers.The use of polysiloxanes in other applications was also investigated.An important criterion for the coating is the simplicity of its application.Moreover,it should also have a high adhesion on steel as well as providing protection against corrosion .These properties were investigated for different polysiloxanes.
The spraying tests showed that polysiloxane material with a viscosity of up to 45 000 mPas could be applied by the airless spraying method.An elastic coating was produced which could ensure protec- tion against mechanical impacts.In the framework of water vapour experiments,a very high diffusion constant was determined.The corrosion test confirmed that the polysiloxane coating provided only insufficient corrosion protection if the sample was in contact with water and water vapour at the same time.This problem was solved by using an additional priming coat of 60 Pm zinc paint.The adhesion test showed that polysiloxanes have different levels of adhesion.The best adhesion was determined for condensation-cured silicones.The addition-cured materials had a lower adhesion,which was improved by the application of a priming coat.The outcome of these investigations is a wide spectrum of appli- cations for polysiloxanes which can be used as firmly adhering coatings or removable decontamina- tion layers.

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