放射性废物固化研究进展

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1、放射性废物固化研究进展摘要：放射性废物的固化是目前有害废物的研究热点。随着科学技术的不断发展，核能技术已广泛地应用于军事、工业、农业、医学、研究、勘探等各个领域，并且产生了种类繁多、形态各杲、数量不等、贮存分散的放射性。水泥固化是放射性废物处理的一种常用的方法,它为放射性废物以安全稳定的固体状态封存提供了一种经济有效的办法。关键词：放射性废物，水泥固化，磷酸镁水泥固化放射性废物的处理在核能的使用中是尤为重要的一环，口1954年前苏联在世界上建成第一座核电站并投入运行以來，至今核电己有近60年的历史，虽然核电发展受美国三里岛

2、核电站、前苏联切尔诺贝利核电站以及2011年由于地震造成的日本福岛核电站等重大事故的影响，仍有不少国家将核电作为解决能源问题的手段之一。但是，核能生产过程屮必然产生一定的核废料，如核电站在运行中会产生大量的高、中、低放射性废物。在全球范围内，中、低放射性废物（ILW、LLW）占废物总量超过95%,分别达到163000m3和1490000m3。我国在核电运行以及早期核技术的开发和应川过程中，己累积了大量的放射性核废物待处理和处置。据统计，仅就核电产牛的屮低放射性废物，至2010年底，目前运行的13个核电机组累计产生约8000

3、多立方米，而根据我国的核电发展规划，到2020年，核电厂运行产生的低中放射性废物量累计可达到约3.6万立方米。中低放射性废物是核能开发应用中产生最最人的废物，因此，其安全处理与处置与否成为制约核能开发和利用的主要障碍。而我国的核电放射性废物的固化方式多为利用水泥固化，水泥固化处理的优点包括:处理过程简单,低温；加工技术良好；固化产品的热稳定性（不易燃烧）、化学稳定性和生物化学稳定性良好；固化形式是可将放射性废物包容在固化体屮,也可通过浇注水泥将其封存起来。国内开展水泥固化处理研究的主要对象包括：动力堆乏燃料后处理产生的中放

4、废液、小型实验研究反应堆中废液、低中水平放射性废液、去污有机废液、核电运行产生的废液（浓缩废液和废树脂等）、模拟核电含硼废液、模拟废树脂等。1.水泥固化工艺秦山核电站采用先加水泥示加废液并在桶内搅拌混合的工艺。整条固化线由7段不同的辘道组成。装有水泥的钢桶从起始工位经过渡工位被输送到取/封盖工位，揭去桶盖后，送到搅拌工位，加入放射性废液。为避免废液因来不及被水泥吸收而溢出，废液的添加分3~4次进行。每次加完废液后，插入搅拌桨进行搅拌。随着废液的增加，逐渐增加搅拌桨的插入深度。最后一次加废液后，搅拌桨浸没在液面之卜-并高速旋

5、转，将废液与水泥充分混合均匀。人亚湾核电站的放射性废液经计量罐逐罐计量，借助重力作用进入桶屮,与添加剂混合均匀。由螺旋输送器将干料冰泥+砂了燧渐加入桶中，与废液在桶内混合均匀。混合废树脂时，还要加入除盐水。搅拌完毕,将搅拌桨置入废物桶中一起固化。III湾核电站的搅拌装置为行星式搅拌装置带两组并列的双螺旋形搅拌桨。在空桶中装入一定量的水泥，并加入一定量的添加剂后，用吊车将桶放在起始工位上，川车昆道输送到搅拌工位。山液压抬升装置抬升起来，与搅拌装置对接好，将搅拌桨插入水泥中厂•边搅拌，一边连续不断地加入事先循环好的废液。废液的

6、计虽由质量流虽计与加料阀Z间的联锁控制。岭澳二期核电站的放射性废液水泥固化系统采用桶外混合方式处理废液空废物桶由运输小车送到混合器工位，废液与T•料（水泥+砂子+石灰）在一个特制的混合器内预先混合均匀后再装入桶中。桶外分批混合器每次混合190L,混合时间约为10min。固化浓缩液或废树脂时，先将经过计量的浓缩液或废树脂送入混合器，加入干的混合料混合均匀，然示装入包装容器。建设中的福清核电站一期与方家山核电工程的放射性废液水泥固化系统亦釆用桶外混合方式处理废液，待固化的浓缩液贮存在浓缩液贮杷内，废树脂贮存在废树脂贮松内。浓缩

7、液和废树脂的固化及废过滤器芯的固定川湿的混合料配制是在水泥固化装置的混合容器屮进行的。口木采用的改进型水泥固化处理T•艺(ACsolidification),是先将所需的一定最的熟石灰加入到含硼废液中，在一•定温度下进行长时间搅拌后，过滤，虑液经过蒸发、浓缩后与虑饼混合，进行水泥固化。采用的高减容水泥固化丄艺(HVRsolidification)是先将所需的熟石灰加入到含硼废液屮，蒸干制粉，然后与普通硅酸盐水泥或矿渣水泥混合进行同化，减容可达50%~80%。瑞典采用方型钢容器固化浓缩液和废树脂，用专用屏蔽容器來运输废物包，

8、这种方型钢容器在最终处置吋町以实现密集摆放，提高处置空间的利用率。冷压水泥固化是在常温下加压(约175MPa)制成密度较高的水泥固化体。美国蒙特实验室川此法处理含超铀核索的焚烧灰，川波特兰N型水泥或者高铝水泥冷压压成圆柱休产品，废物包容址达65%。热压水泥

9、古I化处理是在较高温度(150e^400e)和