- В результате взаимодействия ядерного уран-оксидного топлива и металлического конструкционного циркония в процессе Чернобыльской аварии образовались кристаллические фазы твердых растворов в системе «UO2-ZrO2», включая аналоги уранинита и бадделеита. Последующее взаимодействие этих минеральных фаз с силикатным расплавом чернобыльских «лав» привело к образованию техногенного урансодержащего циркона (Zr1-xUx)SiO4.
- Взаимодействие стеклоподобной урансодержащей матрицы чернобыльских «лав» с окружающей средой сопровождается переходом урана в химически подвижную уранильную форму и образованием вторичных урановых минералов, являющихся техногенными аналогами студтита UO4´4H2O, эпиянтинита UO3´2H2O, резерфордина UO2CO3 и др.
- Устойчивые (химически, механически и радиационно) кристаллические твердые растворы актиноидов, являющиеся структурными и химическими аналогами природных минералов циркония-гафния (циркон, гафнон, бадделеит, тажеранит), алюминатов (со структурами граната и перовскита), фосфатов (монацит, ксенотим), титанатов (цирконолит) - это наиболее обоснованные формы иммобилизации актиноидов. Минералоподобные матрицы на основе данных соединений с высоким содержанием актиноидов (от 1 до 10 масс.% 241Am, 239Pu, 237Np) перспективны для геологической изоляции, а также в некоторых случаях для трансмутации актиноидов, включая новые виды ядерного топлива с инертной матрицей. Аналогичные матрицы с минимальным содержанием актиноидов (не более 0.1 масс.% 238Pu, 241Am, 244Cm и не более первых масс.% 237Np и 239Pu) являются инновационными материалами для безопасного использования в радиолюминесцентных источниках, «ядерных» батарейках, полупроводниках, лазерных генераторах и других областях.
- Экономически целесообразный и технологически безопасный синтез актиноидсодержащих минералоподобных матриц может быть осуществлен через холодное прессование исходной шихты с последующим спеканием на воздухе в интервале температур 1200-1500°С. Некоторые матрицы на основе титанатов (со структурами пирохлора и цирконолита) и алюминатов (со структурами граната и перовскита) могут быть также получены методом плавления на воздухе в интервале температур 1300-1800°С.
- Устойчивость актиноидсодержащих кристаллических фаз к самооблучению зависит не только от накопленной дозы и типа структуры, но и от химического состава твердого раствора. Твердые растворы актиноидов на основе кубического стабилизированного диоксида циркония со структурой флюорита характеризуются исключительно высокой устойчивостью к самооблучению, что обусловлено равновесием между двумя конкурирующими процессами - периодическим «пульсирующим» накоплением и самоотжигом радиационных дефектов.
1. Burakov B.E., Ojovan M.I., Lee W.E. (2010) Crystalline Materials for Actinide Immobilization. Imperial College Press, Materials for Engineering, Vol.1, 197 p.
Патенты
2.Бураков Б.Е., Андерсон Е.Б., Пазухин Э.Н., Михеева Е.Э. (1995) Патент №2049067, Способ получения кристаллического циркона, допированного изоморфными примесями. // Бюлл. №33 от 27.11.95.
3.Федоров Ю.С., Шмидт О.В., Бураков Б.Е., Гарбузов В.М., Кицай А.А., Петрова М.А. (2010) Патент № 2432631, Способ иммобилизации жидких РАО в керамику. // Бюлл. №30 от 27.10.11.
4.Федоров Ю.С., Бураков Б.Е., Гарбузов В.М., Кицай А.А., Петрова М.А. (2012) Патент № 2459289, Способ получения таблеток ядерного топлива на основе оксида урана. // Бюлл. №23 от 20.08.12.
Статьи в изданиях по списку ВАК
5. Anderson E.B., Burakov B.E., Pazukhin E.M. (1993) High-Uranium Zircon from "Chernobyl Lavas". // Radiochimica Acta 60, p.149-151.
6.Burakov B.E., Anderson E.B., Galkin B.Ya., Pazukhin E.M., Shabalev S.I. (1994) Study of Chernobyl “hot” particles and fuel containing masses: implications for reconstruction the initial phase of the accident. // Radiochimica Acta, 65, p.199-202.
7.Burakov B.E., Anderson E.B., Rovsha S.I., Ushakov S.V., Ewing R.C., Lutze W., Weber W.J. (1996) Synthesis of Zircon for Immobilization of Actinides. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XIX, Vol.412, p.33-39.
8.Burakov B.E., Anderson E.B., Shabalev S.I., Strykanova E.E., Ushakov S.V., Trotabas M., Blanc J-Y., Winter P., Duco J. (1997) The Behaviour of Nuclear Fuel in First Days of the Chernobyl Accident. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XX, Vol.465, p.1297-1308.
9.Burakov B.E., Anderson E.B., Strykanova E.E. (1997) Secondary Uranium Minerals on the Surface of Chernobyl “Lava”. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XX, Vol.465, p.1309-1311.
10.Schubert-Bischoff P., Lutze W., Burakov B.E. (1997) Properties and Genesis of Hot Particles from the Chernobyl Reactor Accident. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XX, Vol.465, p.1319-1325.
11.Shabalev S.I., Burakov B.E., Anderson E.B. (1997) General Classification of “Hot” Particles from the Nearest Chernobyl Contaminated Areas. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XX, Vol.465, p.1343-1350.
12.Helean K.B., Burakov B.E., Anderson E.B., Strykanova E.E., Ushakov S.V., Ewing R.C. (1997). Mineralogical and Microtextural Characterization of "Gel-Zircon" from the Manibay Uranium Mine, Kazakhstan. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XX, Vol.465, p.1219-1226.
13.Burakov B.E., Helean K.B., Korolev V.A., Ewing R.C., Anderson E.B., Shpunt L.B., Strykanova E.E. (1998) Synthesis of Actinide-Doped Zirconia by Plasma Calcination. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXI, Vol.506, p.95-100.
14.Burakov B.E., Anderson E.B., Knecht D.A., Zamoryanskaya M.V., Strykanova E.E., Yagovkina M.A. (1999) Synthesis of Garnet/Perovskite-Based Ceramic for the Immobilization of Pu-Residue Wastes. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXII, Vol.556, p.55-62.
15.Burakov B.E., Anderson E.B., Zamoryanskaya M.V., Petrova M.A. (2000) Synthesis and Study of 239Pu-Doped Gadolinium-Aluminum Garnet. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXIII, Vol.608, p.419-422.
16.Zamoryanskaya M.V., Burakov B.E. (2000) Cathodoluminescence of Ce, U, and Pu in a Garnet Host Phase. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXIII, Vol.608, p.437-442.
17.Burakov B.E., Anderson E.B., Zamoryanskaya M.V., Yagovkina M.A., Strykanova E.E., Nikolaeva E.V. (2001) Synthesis and Study of 239Pu-Doped Ceramics Based on Zircon, (Zr,Pu)SiO4, and Hafnon, (Hf,Pu)SiO4. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXIV, Vol. 663, p.307-313.
18.Bogdanov R.V., Batrakov Y.F., Puchkova E.V., Sergeev A.S., Burakov B.E. (2002) Study of Natural Minerals of U-Pyrochlore-Type Structure as Analogues of Plutonium Ceramic Waste-Form. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXV, Vol.713, p.295-302.
19.Burakov B.E., Anderson E.B., Zamoryanskaya M.V., Yagovkina M.A., Nikolaeva E.V. (2002) Synthesis and Characterization of Cubic Zirconia, (Zr,Gd,Pu)O2, Doped with 238Pu. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXV, Vol. 713, p.333-336.
20.Nikolaeva E.V., Burakov B.E. (2002) Investigation of Pu-Doped Ceramics Using MCC-1 Leach Test. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXV, Vol.713, p.429-432.
21.Zamoryanskaya M.V, Burakov B.E., Bogdanov R.V, Sergeev A.S. (2002) A Cathodoluminescence Investigation of Pyrochlore, (Ca,Gd,Hf,U,Pu)2Ti2O7, Doped with 238Pu and 239Pu. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXV, Vol.713, p.481-485.
22.Burakov B., Anderson E., Yagovkina M., Zamoryanskaya M., Nikolaeva E. (2002) Behavior of 238Pu-Doped Ceramics Based on Cubic Zirconia and Pyrochlore under Radiation Damage. // J. Nucl. Science and Technology, Supplement 3, p.733-736.
23.Burakov B.E., Hanchar J.M., Zamoryanskaya M.V., Garbuzov V.M., Zirlin V.A. (2002) Synthesis and investigation of Pu-doped single crystal zircon, (Zr,Pu)SiO4. // Radiochimica Acta 89, p.1-3.
24.Hanchar J.M., Burakov B.E., Anderson E.B., Zamoryanskaya M.V. (2003) Investigation of Single Crystal Zircon, (Zr,Pu)SiO4, Doped with 238Pu. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVI, Vol.757, p.215-225.
25.Zamoryanskaya M.V., Hanchar J.M., Burakov B.E. (2003) Cathodoluminescence of Am3+ in zircon, (Zr,Gd,...)SiO4, and garnet, (Y,Gd,...)3(Al,Ga,...)5O12. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVI, Vol.757, p.309-313.
26.Anderson E.B., Burakov B.E. (2004) Ceramics for the Immobilization of Plutonium and Americium: Current Progress of R&D of the V. G. Khlopin Radium Institute. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVII, Vol.807, p.207-212.
27.Burakov B.E., Yagovkina M.A., Zamoryanskaya M.V., Kitsay A.A., Garbuzov V.M., Anderson E.B., Pankov A.S. (2004) Behavior of 238Pu-Doped Cubic Zirconia under Self-Irradiation. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVII, Vol.807, p.213-217.
28.Kitsay A.A., Garbuzov V.M., Burakov B.E. (2004) Synthesis of Actinide-Doped Ceramics: from Laboratory Experiments to Industrial Scale Technology. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVII, Vol.807, p.237-242.
29.Zamoryanskaya M.V., Burakov B.E., Garbuzov V.M. (2004) Investigation of Valence State of U, Pu, and Am in Crystalline Host-Phases Using in situ Cathodoluminescence Spectroscopy. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVII, Vol.807, p.291-296.
30.Burakov B.E., Yagovkina M.A., Garbuzov V.M., Kitsay A.A., Zirlin V.A. (2004) Self-Irradiation of Monazite Ceramics: Contrasting Behavior of PuPO4 and (La,Pu)PO4 Doped with Pu-238. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVIII, Vol. 824, p.219-224.
31.Hanchar J.M., Burakov B.E., Zamoryanskaya M.V., Garbuzov V.M., Kitsay A.A., Zirlin V.A. (2004) Investigation of Pu Incorporated into Zircon Single Crystal. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVIII, Vol.824, p.225-229.
32.Zamoryanskaya M.V., Burakov B.E. (2004) Electron Microprobe Investigation of Ti-Pyrochlore Doped with Pu-238. // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVIII, Vol.824, p.231-236.
33.Geisler T., Burakov B., Yagovkina M., Garbuzov V., Zamoryanskaya M., Zirlin V., Nikolaeva L. (2005) Structural Recovery of Self-Irradiated Natural and 238Pu-Doped Zircon in an Acidic Solution at 175°C. // J. Nucl. Mater., 336, p.22-30.
34.Geisler T., Burakov B.E., Zirlin V., Nikolaeva L., Poml P. (2005) A Raman spectroscopic study of high-uranium zircon from the Chernobyl “lava”. // Eur. J. Mineral., 17, p.883-894.
35.Burakov B.E., Smetannikov A.Ph., Anderson E.B. (2006) Investigation of Natural and Artificial Zr-silicate Gels. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXIX, Vol.932, p.1017-1024.
36.Burakov B.E., Garbuzov V.M., Kitsay A.A., Zirlin V.A., Petrova M.A., Domracheva Ya.V., Zamoryanskaya M.V., Kolesnikova E.V., Yagovkina M.A., Orlova M.P. (2007) The Use of Cathodoluminescence for the Development of Durable Self-Glowing Crystals Based on Solid Solutions YPO4-EuPO4. // Semiconductors, Vol.41, # 4, p.427-430.
37.Gibb F.G.F., Taylor K.J, Burakov B.E. (2008) The “granite incapsulation” route to the safe disposal of Pu and other actinides. // J. Nucl. Mater., 374, p.364-369.
38.Gibb F.G.F., Taylor K. J, Burakov B.E. (2008) Deep Borehole Disposal of Plutonium. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXI, Vol.1107, p.51-58.
39.Gibb F.G.F., Burakov B.E., Taylor K.J, Domracheva Ya. (2008) Stability of Cubic Zirconia in a Granitic System Under High Pressure and Temperature. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXI, Vol.1107, p.59-66.
40.Burakov B.E., Yagovkina M.A., Zamoryanskaya M.V., Garbuzov V.M., Zirlin V.A., Kitsay A.A. (2008) Self-Irradiation of Ceramics and Single Crystals Doped With Pu-238: Summary of 5 Years of Research of the V. G. Khlopin Radium Institute. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXI, Vol.1107, p.381-388.
41.Burakov B.E., Domracheva Ya.V., Zamoryanskaya M.V., Petrova M.A., Garbuzov V.M., Kitsay A.A., Zirlin V.A. (2009) Development and synthesis of durable self-glowing crystals doped with plutonium. // J. Nucl. Mater., Vol. 385, #1, pp. 134-136.
42.Burakov B.E., Zamoryanskaya M.V., Domracheva Ya.V. (2009) Durable Self-Glowing Crystals as Advanced Materials for Actinide Immobilization. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXIII, Vol.1193, p.3-8.
43.Zamoryanskaya M.V., Domracheva Ya.V., Trofimov A.N., Burakov B.E. (2009) Cathodoluminescence of Actinides in Wide Gap Materials. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXIII, Vol.1193, p.15-21.
44.Burakov B.E., Ipatova Yu.P., Petrova M.A., Kuznetsova Ya.V., Zamoryanskaya M.V. (2012) Synthesis of self-glowing crystals of zircon and zirconia doped with plutonium-238 and terbium. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXV, Vol.1475, p.83-88.
45.Britvin S.N., Korneyko Yu.I., Burakov B.E., Lotnyuk A., Kienle L., Depmeier W., Krivovichev S.V. (2012) Sorption of nuclear waste components by layered hydrazinium titanate: a straightforward route to durable ceramic forms. // Mat. Res. Soc. Sym. Proc. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXXV, Vol.1475, p.191-196.
Статьи в других рецензируемых изданиях
46.Бураков Б.Е., Андерсон Е.Б., Шабалев С.И. (1998) Выбор оптимальных форм отверждения ВАО, геохимически совместимых с вмещающими гранитоидными породами. // Экологическая Химия, том 7, Вып.1, с.33-37.
47.Burakov B.E., Shabalev S.I., Anderson E.B. (2003) Principal Features of Chernobyl Hot Particles: Phase, Chemical and Radionuclide Compositions. // In S. Barany, Ed. Role of Interfaces in Environmental Protection, Kluwer Academic Publishers, p.145-151, NATO Science Series, Earth and Environmental Sciences, Vol. 24.
48.Бураков Б.Е., Андерсон Е.Б., Яговкина М.А., Заморянская М.В., Николаева Е.В., Кицай А.А. (2005) Изучение радиационных повреждений в 238Pu-содержащих керамиках на основе кубического диоксида циркония и титанатного пирохлора. // Вопросы атомной науки и техники, серия: Материаловедение и новые материалы, вып. 1(64), с.112-116.
49.Андерсон Е.Б., Бураков Б.Е., Кицай А.А. (2005) Разработка, синтез и изучение кристаллических керамик для трансмутации и геологического захоронения актинидов. // Вопросы атомной науки и техники, серия: Материаловедение и новые материалы, вып. 2(65), с. 85-88.
50.Заморянская М.В., Конников С.Г., Бураков Б.Е. (2005) Применение метода катодолюминесценции для исследования керамических форм радиоактивных отходов. // Наука и Технологии в Промышленности, №3, с.48-51.
51.Burakov B.E., Yagovkina M.A., Zamoryanskaya M.V., Petrova M.A., Domracheva Y.V., Kolesnikova E.V., Nikolaeva L.D., Garbuzov V.M., Kitsay A.A., Zirlin V.A. (2008). Behavior of Actinide Host-Phases Under Self-Irradiation: Zircon, Pyrochlore, Monazite, and Cubic Zirconia Doped with Pu-238. // In S.V. Krivovichev, Ed., Minerals as Advanced Materials I, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, p.209-217.