核电厂高铁高铜放射性废液的熔融固化体及其制备方法与流程

本发明涉及核电厂放射性废物处理，尤其涉及一种核电厂高铁高铜放射性废液的熔融固化体及其制备方法。

背景技术：

1、乏燃料棒的切割和清洗过程中会产生高铁高铜放射性废液，其成分以al2o3悬浊液、sio2悬浊液、金刚石悬浊液为主，并含有一定量的f-、cl-、fe3+、cu2+，放射性核素主要为u和超铀元素。目前核电厂主要采用水泥固化的方法来处理放射性废液，公开号为cn108520790a的中国专利提供一种含氟放射性废液的固化方法，该方法将水泥灰与含氟放射性废液混合形成水泥浆，其中水泥灰包括：kh2po4、重烧mgo、添加剂和硼砂，将水泥浆经固化、初凝和终凝形成第一水泥固化体，将该第一水泥固化体养护形成第二水泥固化体。上述水泥固化方法应用于含氟的低中放废物的固化处理上，形成的水泥固化体具有较高的抗压强度并对核素和氟离子形成有效包裹，然而水泥固化体存在各种缺点，对废物的包容量不足且增容明显，将增加地质处置成本，另外水泥固化体的抗浸出性能也需要进一步提高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种核电厂高铁高铜放射性废液的熔融固化体及其制备方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种核电厂高铁高铜放射性废液的熔融固化体，由玻璃添加剂和煅烧物按质量比为(7-8):(3-2)混合制成；

3、玻璃添加剂由以下质量份数的化学成分组成：sio2 42.86-50份、al2o37.14-13.33份、b2o3 13.33-21.43份、na2o 23.34-28.57份；

4、煅烧物由高铁高铜放射性废液煅烧制得，煅烧物由以下质量份数的化学成分组成：sio2 14.29-21.55份、al2o3 14.29-17.24份、fe2o3 17.24-21.43份、cuo17.24-21.43份、f-6.90-7.14份、cl-6.90-7.14份、la2o3 12.93-14.29份。

5、优选地，b2o3以h3bo3形式引入。

6、优选地，f-以naf形式引入；cl-以nacl形式引入。

7、优选地，na2o通过naf、nacl、na2co3中的至少一种引入。

8、优选地，核电厂高铁高铜放射性废液的熔融固化体由以下质量份数的化学成分组成：sio2 34.29-44.31份、al2o3 8.57-14.51份、fe2o3 3.45-6.43份、cuo3.45-6.43份、naf1.38-2.14份、nacl 1.38-2.14份、la2o3 2.59-4.29份、b2o39.33-17.14份、na2o 12.88-18.57份。

9、一种上述熔融固化体的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、将高铁高铜放射性废液进行蒸发煅烧，得到煅烧物；

11、s2、将煅烧物与玻璃添加剂混合搅拌并研磨，得到混合物；

12、s3、将混合物进行加热并保温，得到液态熔体；

13、s4、将液态熔体进行退火，然后自然冷却至室温，得到熔融固化体。

14、优选地，s1步骤中，高铁高铜放射性废液在300-800℃下煅烧1-6小时。

15、优选地，s2步骤中，混合物的颗粒直径小于5mm。

16、优选地，s3步骤中，混合物在1100-1300℃下保温1-3小时。

17、优选地，s4步骤中，液态熔体在500-600℃下退火0.5-4小时。

18、本发明的有益效果：本发明以硼硅酸盐熔融固化体作为固化基材，相较于传统的水泥固化处理方法，所制得的熔融固化体的28天元素总浸出值在15g/m2以下，废物包容量达到20～30％，提高了核废物在固化体中的化学稳定性及包容量，具有明显的减容效果，可大幅降低废物处置场地需求和处置费用。

19、本发明的熔融固化体的制备方法，采用熔融固化技术，废液在固化过程中经过蒸发煅烧，极大减小废液的体积，减小制得的固化体体积，降低了处置成本，且整体制备工艺简单；该制备方法可有效固化高铁高铜放射性废液，还可推广应用于其它不同成分的放射性废液，具有减容比高、包容范围大和固化体抗浸出性强的特点，实现了放射性废物处理的废物最小化要求，且熔融固化体满足放射性废物固化体的均匀性及化学稳定性等指标要求。

技术特征：

1.一种核电厂高铁高铜放射性废液的熔融固化体，其特征在于，由玻璃添加剂和煅烧物按质量比为(7-8):(3-2)混合制成；

2.根据权利要求1所述的熔融固化体，其特征在于，所述b2o3以h3bo3形式引入。

3.根据权利要求1所述的熔融固化体，其特征在于，所述f-以naf形式引入；所述cl-以nacl形式引入。

4.根据权利要求1所述的熔融固化体，其特征在于，所述na2o通过naf、nacl、na2co3中的至少一种引入。

5.根据权利要求1至4任一项所述的熔融固化体，其特征在于，由以下质量份数的化学成分组成：sio2 34.29-44.31份、al2o3 8.57-14.51份、fe2o33.45-6.43份、cuo 3.45-6.43份、naf 1.38-2.14份、nacl 1.38-2.14份、la2o32.59-4.29份、b2o3 9.33-17.14份、na2o12.88-18.57份。

6.一种权利要求1至5任一项所述的熔融固化体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的熔融固化体的制备方法，其特征在于，所述s1步骤中，所述高铁高铜放射性废液在300-800℃下煅烧1-6小时。

8.根据权利要求6所述的熔融固化体的制备方法，其特征在于，所述s2步骤中，所述混合物的颗粒直径小于5mm。

9.根据权利要求6所述的熔融固化体的制备方法，其特征在于，所述s3步骤中，所述混合物在1100-1300℃下保温1-3小时。

10.根据权利要求6所述的熔融固化体的制备方法，其特征在于，所述s4步骤中，所述液态熔体在500-600℃下退火0.5-4小时。

技术总结
本发明公开了一种核电厂高铁高铜放射性废液的熔融固化体及其制备方法，该熔融固化体由玻璃添加剂和煅烧物按质量比为(7‑8):(3‑2)混合制成，玻璃添加剂由以下质量份数的化学成分组成：SiO<subgt;2</subgt; 42.86‑50份、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt; 7.14‑13.33份、B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt; 13.33‑21.43份、Na<subgt;2</subgt;O 23.34‑28.57份，煅烧物由高铁高铜放射性废液煅烧制得，煅烧物由以下质量份数的化学成分组成：SiO<subgt;2</subgt; 14.29‑21.55份、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;14.29‑17.24份、Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt; 17.24‑21.43份、CuO 17.24‑21.43份、F<supgt;‑</supgt;6.90‑7.14份、Cl<supgt;‑</supgt;6.90‑7.14份、La<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt; 12.93‑14.29份；制备方法包括：将高铁高铜放射性废液进行蒸发煅烧，将煅烧物与玻璃添加剂混合搅拌并研磨，将混合物进行加热并保温、退火、冷却。本发明提高了核废物在固化体中的化学稳定性及包容量，具有明显的减容效果。

技术研发人员：李丽丽,汪栋,杜颖哲,林鹏,韩学杰,袁誉坤,尹宇发宁
受保护的技术使用者：阳江核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29