一种放射性废物的固化方法
【专利摘要】本发明涉及一种放射性废物的固化方法，所述固化方法在通风环境中进行，包括以下步骤：废物干燥，即将待处理的放射性废物干燥；沥青熔化，即将选定的沥青加热，使熔化；混合，即将干燥的放射性废物和熔化的沥青混合均匀；冷却凝固，即将干燥的放射性废物和熔化的沥青的混合物冷却，使凝固，形成沥青固化体废物包。本发明提供的固化方法简便易行、减容比高，且所形成的沥青固化体稳定性好，满足GB 14569.3《低、中水平放射性固化体性能要求—沥青固化体》的要求，沥青固化体废物包可满足我国放射性废物近地表处置标准的要求。
【专利说明】
一种放射性废物的固化方法
技术领域
[0001]本发明属于放射性废物处理技术领域，具体涉及一种放射性废物的固化方法。
【背景技术】
[0002]放射性废树脂是核电厂运行产生的主要放射性废物之一，目前我国核电厂产生的放射性废树脂大多采用传统水泥固化处理和热态压实方法处理。
[0003]采用水泥固化工艺处理放射性废树脂，虽然生产出的固化体能够满足GB14569.1《低、中水平放射性固化体性能要求一水泥固化体》的要求，但是水泥固化处理存在以下问题:
[0004]a.由于水泥固化对放射性废树脂的包容量受到限制，因此处理后的废物体增容较大，通常为废树脂体积的3倍或更多；
[0005]b.水泥固化废物体的核素浸出率较高；
[0006]c.由于放射性废物组成、物理、化学特性和成分等差异(如阴、阳树脂的比例，浓缩液含盐量差异等)造成水泥配方难以适应不同废物类型和组成的废物处理；
[0007]d.由于树脂有失水收缩、吸水膨胀的特性，因此废树脂水泥固化体长期贮存的稳定性也存在问题。
[0008]采用热态压实方法处理，是首先对放射性废树脂进行干燥和压实，再将压实饼装入废物桶中进行水泥固定。虽然该处理方法自身有较大的废物减容率，但是由于采用这种方法处理产生的水泥固定废物包不能满足我国放射性废物近地表处置的要求，还需要装入高完整性容器进行二次包装，因此使得最终废物体的体积和处置成本大幅度增加。
[0009]因此，有必要研究和开发出能够克服上述问题的、更好的放射性废物处理方法。
【发明内容】
[0010]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种放射性废物的固化方法，该固化方法简便易行、减容比高，且所形成的沥青固化体稳定性好，满足GB 14569.3《低、中水平放射性固化体性能要求一沥青固化体》的要求，沥青固化体废物包可满足我国放射性废物的近地表处置标准的要求。
[0011]为达到以上目的，本发明采用的技术方案是:一种放射性废物的固化方法，所述固化方法包括以下步骤:
[0012]废物干燥:将待处理的放射性废物干燥；
[0013]沥青熔化:选定沥青，并将选定的沥青加热，使熔化；
[0014]混合:将干燥的放射性废物和熔化的沥青混合；
[0015]冷却凝固:将干燥的放射性废物和熔化的沥青的混合物冷却，使凝固，形成沥青固化体废物包。
[0016]进一步，在废物干燥前，若待处理的放射性废物含有较多的游离水(如废树脂的输送水)，则应预先进行脱水含水量小于预定值，再进行干燥。
[0017]再进一步，废物干燥步骤中，通过控制干燥温度使放射性废物减容和减重。
[0018]进一步，沥青恪化步骤中，根据软化点和针入度选定适合进行沥青固化的沥青品种。
[0019]更进一步，沥青熔化步骤中，熔化温度为100_130°C。
[0020]进一步，混合步骤中，干燥的放射性废物和熔化的沥青在100_130°C下进行混合，干燥的放射性废物和熔化的沥青的重量混合比大约为2/3-1/1。为了满足GB 14569.3《低、中水平放射性固化体性能要求一沥青固化体》的软化点要求，可以在混合过程加入合适的添加剂。
[0021]进一步，混合步骤在混合器进行，冷却凝固步骤在废物容器中进行，或者，混合步骤和冷却凝固步骤均在废物容器中进行。
[0022]进一步，所述放射性废物为放射性废树脂、放射性废过滤介质、放射性泥浆、放射性焚烧灰或放射性盐分。
[0023]在采用本发明方法处理废物前，应确认被处理废物与熔化的热沥青混合的适应性。应避免采用沥青固化处理的废物含有大量氧化剂(如硝酸铵、硝酸钠等)，除非确认处理过程和废物体是安全的。建议放射性废物中氧化剂含量小于10wt%。
[0024]本发明提供的一种放射性废物的固化方法具有以下优点:
[0025]第一、废物减容效果显著。
[0026]沥青固化体中干燥后废物的包容率大，与原废物体积相比，总减容比可达1.3或更尚O
[0027]第二、经济效益明显。
[0028]放射性废物管理的成本主要包括废物处理(含容器费)、贮存、运输和处置费用，本发明由于最后废物体积明显减少，因此，废物的容器费、贮存、运输和处置费用明显降低，与传统水泥固化相比，大约降低到1/5以下。
[0029]第三、可操作性好。
[0030]沥青与绝大多数废物之间不会发生化学反应，采用沥青作为干燥废物的包容介质，仅通过控制温度和简单混合就可以实现固化操作。
[0031]第四、固化体稳定性好。
[0032]由于沥青具有良好的物理、化学稳定性，且具有良好的疏水性性能，能够将放射性废物与外界隔离，避免了水泥固化体废物体稳定性降低的缺点。
[0033]第五、适应性广。本发明的方法可以用于处理核电厂产生的放射性废树脂、废过滤介质(废活性炭和沸石等)、泥浆、焚烧灰和盐分等。
【附图说明】
[0034]图1是本发明提供的一种放射性废物的固化方法的一种实施方式的流程示意图；
[0035]图2是本发明提供的一种放射性废物的固化方法的另一种实施方式的流程示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步描述。
[0037]本发明提供了一种放射性废物的固化方法，所述固化方法在通风环境中进行，包括以下步骤:
[0038]废物干燥:将待处理的放射性废物干燥，收集排出的气体；
[0039]沥青熔化:将选定的沥青加热，使熔化；
[0040]混合:使干燥的放射性废物和熔化的沥青混合均匀；
[0041 ]冷却凝固:将干燥的放射性废物和熔化的沥青的混合物冷却，使凝固，形成沥青固化体废物包。
[0042]本发明的废物干燥步骤前，若待处理的放射性废物含有较多的游离水，则应预先进行脱水至含水量小于预定值，再进行干燥，再进行干燥。
[0043]此外，废物干燥步骤中，可根据实际需要控制干燥温度的高低。应通过控制干燥温度使放射性废物减容和减重(不同类型废物的减容量和减重量有所不同)。废物干燥过程产生的水蒸气和其他气体进行收集、净化、检测和排放。
[0044]本发明建议根据软化点和针入度选定合适的沥青品种。
[0045]沥青的熔化温度可控制在100_130°C。
[0046]本发明的混合步骤中，干燥的放射性废物和熔化的沥青在100-1300C下进行混合，干燥的放射性废物和熔化的沥青的重量混合比大约为2/3-1/1。为了满足GB 14569.3《低、中水平放射性固化体性能要求一沥青固化体》的软化点要求，可以在混合过程加入合适的添加剂。
[0047]在本发明的一种实施方式中，混合步骤可以在混合器进行，冷却凝固步骤可以在废物容器中进行。
[0048]在本发明的另一种实施方式中，混合步骤和冷却凝固步骤均可以在废物容器中进行。
[0049]在沥青熔化和干燥放射性废物与熔化沥青混合过程中应保持良好通风，以避免因沥青挥发物的聚集而增加火灾风险。
[0050]本发明的方法适用于处理放射性废树脂、放射性废过滤介质、放射性泥浆、放射性焚烧灰或放射性盐分。若所述放射性废物中含有硝酸铵或硝酸钠类氧化剂，则氧化剂含量应小于10wt%，以保证沥青固化过程和沥青固化体的安全。
[0051 ]另外，须保证放射性废物中放射性浓度<3.7 X 101()Bq/kg。相关研究证明，当辐射剂量不超过107Gy(109rad)时，沥青能够成功地用于包容中、低水平放射性废物。需要注意的是，根据GB 14569.3《低、中水平放射性废物固化体性能要求沥青固化体》的相关规定，当沥青固化体在300a内累积吸收剂量大于I X 14Gy时，应进行模拟固化体的耐辐照性试验。
[0052]以下以核电厂产生的放射性树脂来说明本发明的方法。
[0053]实施例1
[0054]图1示出了实现本发明方法的一套装置，所述装置包括干燥器、混合器和废物容器。具体的固化方法包括以下步骤:
[0055]I)将放射性废树脂首先送到干燥器，并通过干燥器下部设置的过滤器进行脱水至含水量小于预定值。
[0056]2)脱水之后，将放射性废树脂在100_250°C的温度下进行干燥。
[0057]通常干燥温度越高，干燥时间越长，放射性废树脂的体积和重量的减少量越大。放射性废树脂经干燥后的体积和重量通常可以减少到二分之一以下。
[0058]其他放射性废物的干燥可根据实际需要控制干燥温度的高低。
[0059]放射性废树脂干燥产生的气体主要是水蒸汽和一部分废树脂活性组分(如三甲胺等)，因此采用冷凝和喷淋洗涤的方法进行收集和处理，防止其直接排放到环境中造成污染。
[0060]3)选择合适的沥青品种，然后在100-130 °C下熔化沥青。
[0061 ] 4)将熔化的沥青加入到混合器中，再将干燥的放射性废树脂也加入到混合器中，在100-130 °C混合均匀。干燥的放射性废树脂与熔化的沥青的混合比例大约为2/3 (重量比)。
[0062]5)将均匀混合的干燥的废物与熔化的沥青的混合物灌注到废物容器中，自然冷却凝固后形成沥青固化体废物包。
[0063]实施例2
[0064]图2示出了实现本发明方法的一套装置，所述装置包括干燥器和废物容器。
[0065]具体的固化方法可参考实施例1，不同的是，混合步骤和冷却凝固步骤均在废物容器中进行。
[0066]本发明采用沥青固化处理放射性废树脂或其他废物，由于控制沥青熔化和混合的操作温度较低(100-130°C)，在混合物中不含或含有很少的硝酸钠等强氧化剂，并在采用干燥和沥青固化处理过程中保持良好的通风，因此不大可能发生火灾事故。即使如此，必要时，还应设置相应的灭火系统，以防火灾事故的发生。
[0067]上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种放射性废物的固化方法(以下以处理放射性废树脂为例进行描述)，其特征在于，包括以下步骤: 废物干燥:将待处理的放射性废物干燥； 沥青熔化:选定沥青，并将选定的沥青加热，使熔化； 混合:使干燥的放射性废物和熔化的沥青混合均匀； 冷却凝固:将干燥的放射性废物和熔化的沥青的混合物冷却，使凝固，形成沥青固化体废物包。2.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于，废物干燥步骤中，若待处理的放射性废物的游离水的含量超过预定值时，则预先对放射性废物进行脱水至含水量小于预定值，再进行干燥。3.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于，废物干燥步骤中，通过控制干燥温度使废物所含的水分蒸发，实现放射性废物减容和减重，对于废物干燥过程产生的水分进行收集、净化、检测和排放。4.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于，根据沥青的软化点和针入度选定沥青品种。5.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于，沥青熔化步骤中，熔化的温度为100-130。。。6.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于，混合步骤中，干燥的放射性废物和熔化的沥青在100-130 0C下进行混合，干燥的放射性废物和熔化的沥青的重量混合比为2/3-1/1。7.根据权利要求1-6任一所述的固化方法，其特征在于，混合步骤在混合器进行，冷却凝固步骤在废物容器中进行或混合步骤和冷却凝固步骤均在废物容器中进行。8.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于，所述放射性废物为放射性废树脂、放射性废过滤介质、放射性泥浆、放射性焚烧灰或放射性盐分，所述放射性废物中氧化剂含量小于10wt%，所述氧化剂为硝酸铵或硝酸钠。
【文档编号】G21F9/30GK105976886SQ201610304836
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】严沧生, 战仕全, 张瑞, 蔡挺松
【申请人】中国核电工程有限公司