[發明專利]一種用于放射性核廢物玻璃固化基材的制備方法

有效

• 申請號: 201010164944.4
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101826376A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 廖其龍;王輔
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G21F9/16
• 分類號: G21F9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于處理放射性污染材料的方法，涉及一種用于放射性核廢物 玻璃固化基材的制備方法，適用于核工業等領域所排放的放射性核廢物的 固化處理。

背景技術

核能作為一種技術比較成熟的高效清潔能源，對國家調整能源結構、 確保能源安全、推進節能減排、應對氣候變化等具有積極而深遠的意義。 核能的和平利用已有半個多世紀的歷史，對我國及世界人民生活水平的提 高和科學技術的進步有著深遠的影響，已成為人類前進步伐不可忽缺的部 分。但核事業的發展不可避免要產生核廢物，特別是近幾年以及將來大量 核設施的退役，將產生大量的放射性廢物，尤其是高放射性核廢物(一下 稱高放廢物)。如何對其安全有效的處理與處置，使其最大限度的與生物 圈隔絕，已成為目前國內外核事業發展亟待解決的關鍵問題之一。

對放射性核廢物，目前世界各國對其進行處理比較一致的意見是：先 將放射性廢物進行固化處理，然后將固化體包裝后進行深層永久地質處 置。其中，固化處理是至關重要的一步。低放廢物的固化處理工藝與技術 已比較成熟，且得到了工程化的應用。高放廢物固化處理主要有人造巖石 固化和玻璃固化兩種。人造巖石固化處理雖固化體的地質穩定性、化學穩 定性、熱穩定性及抗輻照性都較好，但其固化工藝復雜，與含高濃度鈉鹽 等廢物的相容性較差，對高放廢物中元素的選擇性很強，且其技術要求甚 高，目前尚處于實驗室理論研究階段；另外，人造巖石固化處理中使用的 設備復雜，造價高，處理過程中材料和能源的消耗量都很大。因此，目前 世界各國對高放廢物進行固化處理的首選方式是玻璃固化。

現有技術中，用于玻璃固化處理的基材主要有硼硅酸體系玻璃和磷酸 鹽體系玻璃。硼硅酸鹽體系玻璃因熔融溫度低、化學穩定性和輻照穩定性 好，得到過廣泛的應用，但該體系玻璃對廢物中“有害雜質”(如：磷酸 鹽、鉬酸鹽、硫酸鹽、氧化鐵和其他一些重金屬氧化物)的溶解性非常差， 造成所制備的固化體易出現“黃相”而性能達不到要求；為滿足性能要求 又不得不在固化處理前對核廢物進行預處理，或通過延長熔制時間、提高 熔制溫度，或以降低包容量為代價來降低此類“雜質”在固化體中的含量， 這在提高減容比和降低成本等方面都是不可取的。而鐵磷酸鹽體系玻璃對 此類“雜質”有較好的包容能力，且具有化學穩定性好，熔融溫度低和組 成可調性大等特性，使該體系玻璃作為固化基礎玻璃具有獨到的優勢；但 鐵磷酸鹽體系玻璃固化體的輻照穩定性和熱穩定性相對硼硅酸鹽玻璃固 化體較差，使其實際應用受到限制。

發明內容

本發明的目的旨在克服上述現有技術中的不足，提供一種簡單有效、 以鐵硼磷體系玻璃為基材的用于放射性核廢物玻璃固化的基材的制備方 法，從而為放射性核廢物固化處理提供一種新的有效的固化基材。

本發明通過在Fe₂O₃-P₂O₅體系玻璃中以不同的方式不同量加入B₂O₃， 調節熔制工藝，并結合掃描電子顯微鏡(SEM)測試、X射線衍射(XRD) 測試和化學穩定性測試等手段進行分析，來確定一種以鐵硼磷體系玻璃為 基材的放射性核廢物玻璃固化處理方法。

本發明的內容是：一種用于放射性核廢物玻璃固化基材的制備方法， 其特征是包括以下步驟：

a、配料：主要以組份(NH₄)H₂PO₄(磷酸二氫銨)、Fe₂O₃(氧化鐵)、H₃BO₃(硼酸)為原料，并按(NH₄)H₂PO₄45～75重量份、Fe₂O₃15～35重量份、 H₃BO₃5～15重量份的比例取各原料；

b、混合：將各原料放入混合設備中混合均勻，制成混合物料；

c、熔融：將混合物料在1100℃～1250℃的溫度下加熱熔融2～3.5小 時，制得熔體；

d、成型：將熔體澆注到已預熱至700℃～850℃的模具中成型，制得 成型物；

e、退火：將成型物置于400℃～500℃的溫度下保溫1～2小時，然后 以0.5～1℃/min的降溫速率降到室溫，即制得產物。