Chất phóng xạ sẽ ảnh hƣởng đến cấu trúc của synroc theo thời gian. Đối với chất thải hoạt độ cao, nhân phóng xạ bên trong sẽ có hoạt độ cao hơn qua thời kỳ phân rã ban đầu bởi các sản phẩm phân hạch phân rã gamma và bêta mạnh trong giai đoạn này. Tính chất phóng xạ trong các thời kỳ sau với khoảng thời gian dài hơn chủ yếu gây ra bởi sự phân rã alpha của các actinit. Mỗi phân rã phát ra một hạt alpha năng lƣợng cao (hạt nhân He) và sinh ra các actinit khác trong chuỗi phân rã. Những quá trình này gây ra sự biến đổi vị trí các nguyên tử trong trật tự cấu trúc nguyên tử của dạng thải ổn định hóa ban đầu. Một số nhân phóng xạ nặng sẽ tự biến đổi bởi sự phân rã tự nhiên của chúng và kết quả là vị trí nút mạng trong cấu trúc vật liệu ổn định hóa dƣới dạng synroc ban đầu đƣợc thay vào đó là sản phẩm con cháu, ví dụ nhƣ sự phân rã của Cs và Sr trong chất thải phóng xạ theo trình tự:
137Cs+ (30y) 137mBa2+ (2.6m) +β-
137Ba2+ + γ
90Sr2+ (28.5y) 90Y3+ (64hm) +β- 90Zr4+ + β-
Các tính chất phóng xạ của thải hoạt độ cao đƣợc chỉ ra trong hình 1.6. Trong giai đoạn vài trăm năm đầu xảy ra sự phân rã β-, γ của các sản phẩm phân hạch,
25
trong thời kỳ tiếp theo các sản phẩm actinit sẽ thể hiện tính phóng xạ đến cuối chu kỳ sống của dạng thải cố định hóa.
Hình 1.6. Sự thay đổi hoạt độ và chuyển hóa hạt nhân của
chất thải phóng xạ hoạt độ cao qua thời gian.
Trong synroc phóng xạ xảy ra sự biến đổi dần dần cấu trúc tinh thể của vật liệu dẫn đến sự hình thành các pha vô định hình. Điều này có thể gây ra sự thay đổi về thể tích cùng với sự hình thành các vết nứt. Sự tƣơng tác của các phân rã alpha đối với synroc chủ yếu xảy ra đối với cả hai pha cố định các actinit là perovskit và zirconolite. Ngƣời ta biết rằng zirconolite tự nhiên duy trì đƣợc cấu trúc tinh thể đơn tà với suất liều lên tới 4,4 x 1024 α.m-3. Khi tăng suất liều lên 3x1025α.m-3 thì zirconolite tự nhiên có cấu trúc kết hợp giữa pha tinh thể và vô định hình, nếu tăng suất liều lớn hơn 1026 α.m-3 thì cấu trúc trở thành các dạng vô định hình electron và X-ray. Kết quả này cho thấy zirconlite không bị ảnh hƣởng nhiều bởi sự phá hủy gây ra bởi nhân phóng xạ của chất thải.