[發(fā)明專利]包括ThO2的鈹硅酸鹽玻璃及處理放射性廢液的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310515733.4
• 申請日: 2013-10-26
• 公開（公告）號: CN103723916A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅欣
• 申請（專利權(quán)）人: 溧陽市浙大產(chǎn)學(xué)研服務(wù)中心有限公司
• 主分類號: C03C3/095
• 分類號: C03C3/095;G21F9/16;G21F9/22
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于核反應(yīng)堆裝置中密封、保存、隔離放射性廢液的鈹硅酸鹽玻璃。

背景技術(shù)

在核反應(yīng)堆等核燃料再生設(shè)備中會產(chǎn)生中等放射性的放射性廢水，目前主要通過瀝青化或水泥固化來處理。但是，采用瀝青處理有幾個主要缺點(diǎn)：穩(wěn)定性降低，易著火，使用范圍有限，機(jī)械強(qiáng)度低。采用水泥處理的費(fèi)用適中、運(yùn)用簡單、機(jī)械強(qiáng)度好，穩(wěn)定性持久。但是水泥固化有二個顯著的缺點(diǎn)：包覆后廢料體積加倍；影響所獲得材料的預(yù)期壽命。

另外，現(xiàn)在人們也在研究采用玻璃密封放射性廢液，由于其具有無定形狀態(tài)，因此相比常用的瀝青和水泥具有明顯優(yōu)點(diǎn)。但是由于玻璃是亞穩(wěn)態(tài)材料，由于鈉等堿性元素的存在，導(dǎo)致玻璃對化學(xué)侵蝕的敏感性較強(qiáng)，造成玻璃基體改變，密封穩(wěn)定性不好。為了部分抵消鈉的有害作用，在石英玻璃中加入硼，從而提供稱作“硼硅酸鹽玻璃”的玻璃。但是，硼硅酸鹽玻璃的穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度以及抗腐蝕能力仍不能滿足人們密封中等放射性廢液的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種鈹硅酸鹽玻璃，其對輻射具有極高的穩(wěn)定性、極好的機(jī)械強(qiáng)度、極高的抗化學(xué)腐蝕能力，該玻璃可以在體積縮小的情況下很好的密封、保存、隔離廢液。

本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃包括質(zhì)量百分比表示的以下成分：

a)SiO₂：42-49

b)BeO：15-20

c)Na₂O：11-14

d)Al₂O₃：5-10

e)至少一種過渡元素的氧化物：3-6.5；

f)至少一種稀土元素氧化物：3-6.5；

g)Am₂O₃：3-6.5；

h)HfO₂：5-8；

并且，所述玻璃的組成成分的重量百分比進(jìn)一步地滿足下列不等式：

(1)SiO₂+Al₂O₃＜60％

(2)71％＜SiO₂+BeO+Na₂O＜85.5％

(3)BeO/Na₂O＞1.3。

在優(yōu)選實(shí)施例中，所述玻璃中BeO的含量為16～19%；更優(yōu)選19%。

在優(yōu)選實(shí)施例中Am₂O₃的含量為4～5%。

本發(fā)明還公開了一種處理中等放射性的放射性廢液的方法，其中，將選擇性添加有焙燒助劑的所述廢液焙燒，從而獲得焙燒產(chǎn)物，然后將玻璃化助劑添加到所述焙燒產(chǎn)物中，在水冷坩堝中將所述焙燒產(chǎn)物和所述玻璃化助劑熔化，得到玻璃熔料，然后將所述玻璃熔料冷卻，由此獲得上述鈹硅酸鹽玻璃。

本發(fā)明的玻璃具有特殊組成的成分及范圍，首先具有常規(guī)硅酸鹽玻璃均包括的SiO₂、Na₂O、Al₂O₃，保證玻璃的常規(guī)性能，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的玻璃具有BeO，Be元素很好的抵銷了玻璃中Na元素對其化學(xué)腐蝕性帶來的不利影響，極大地增強(qiáng)了玻璃的穩(wěn)定性和耐腐蝕能力，這是現(xiàn)有技術(shù)中尚未發(fā)現(xiàn)的，包括HfO₂很大程度的增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，也是現(xiàn)有技術(shù)中尚未有人采用的；另外，由于具有過渡元素氧化物、稀土氧化物和錒系元素氧化物，有利的增強(qiáng)了其穩(wěn)定性和抗腐蝕能力。與現(xiàn)有技術(shù)中的硼硅酸鹽玻璃適合密封高放射性廢液不同，本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃始于密封中等放射性的放射性廢液。采用本發(fā)明的玻璃密封中等放射性廢料，克服了瀝青處理或水泥膠結(jié)有關(guān)的缺陷。另外，本發(fā)明的玻璃可以容易地通過下文所述的焙燒、水冷坩堝玻璃化類型的方法獲得。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明的鈹硅酸鹽。

本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃包括質(zhì)量百分比表示的以下成分：

a)SiO₂：42-49

b)BeO：15-20

c)Na₂O：11-14

d)Al₂O₃：5-10

e)至少一種過渡元素的氧化物，優(yōu)選Fe₂O₃、Cr₂O₃、MnO₂、TcO₂、RuO₂：3-6.5；