[發明專利]一種放射性物質處置用鋼纖維混凝土高整體容器及其制備方法

有效

• 申請號: 201410111105.4
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103922681A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 姚燕;吳浩;王玲;張萍;張志銀;蔡挺松;趙文浩
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院;中國核電工程有限公司
• 主分類號: C04B28/08
• 分類號: C04B28/08;C04B14/48
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

技術領域

本發明涉及核廢料處理技術領域，具體地說是一種實現對核廢料等放射性物質進行地面或半地下處理的放射性物質處置用鋼纖維混凝土高整體容器及其制備方法。

背景技術

積極開發核能和推進核電工程建設，是我國能源建設的一項重要政策。“十二五”期間我國核電工程建設進入了一個高速發展期，每年將有3～5個核電站新開工建設。對我國核電建設來說，核廢料的處置技術至為關鍵。核廢料等放射性物質會嚴重污染環境，如處理不當不但對環境造成不可挽回的損害，還會對人類及各種生物造成損害。目前，對核廢料等放射性物質的處理大多采用深地質處置方式。通過將放射性廢物永久隔離的處置方法避免其對環境造成的損壞。深地質處置方式處置深度最深近百米，這種處置方式成本極高。如能采用地上或半地下方式處理放射性物質將會大大降低成本。但這必須保證存儲放射性物質的容器具有耐腐蝕、強度高及能隔離射線等較高的要求，以便能保證放射性物質衰變至無害前的完整。而現有的存儲放射性物質的容器均不能達到上述要求。

傳統的核廢料盛裝與處置技術往往基于“多重屏障”的原理，利用鋼結構或鋼筋混凝土結構及其復合結構作為“緩沖材料”對核廢料的放射性進行屏蔽，然后利用深埋的方式進行處置，因此這種工藝存在處置單元過大、無法進行安全監控的致命缺陷，而且傳統的核廢料混凝土或纖維增強混凝土容器存在著韌性不足、服役壽命短等缺陷。高整體性容器技術可以將固化后的核廢料直接放置在容器中，在干濕、冷熱、鹽腐蝕、沖擊等環境條件下安全保存300年；該技術可以簡化多重屏障，不用填埋地下，節約大量的土地資源。

有鑒于上述現有的存放放射性物質的容器在使用中存在的諸多問題和缺陷，本發明人及加以研究和創新，最終發明了一種新穎的放射性物質處置用鋼纖維混凝土高整體容器及其制備方法，使其處理技術實現了更新換代，且更加具有實用性。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種放射性物質處置用鋼纖維混凝土高整體容器，具有耐腐蝕、強度高、使用壽命長的特點，實現了核廢料等放射性物質的地表或半地下處理，大大降低了處理費用。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

放射性物質處置用鋼纖維混凝土高整體容器，包括由摻有減水劑和鋼纖維的混凝土澆筑而成主體和蓋體，混凝土由凝膠材料、骨料和水組成，其特征在于，其中

混凝土的密度按2400kg/m3計算，每立方米混凝土中膠凝材料為550～600kg；

膠凝材料由如下原料按質量百分比組成：水泥46～76%，硅灰2.7～7.7%，礦渣22～39%，粉煤灰2.7～7.7%；

水與膠凝材料的質量比（水膠比）為0.23～0.28：1；

骨料由砂和石子組成，砂率（砂占骨料的質量百分比）為33～38%；

減水劑的摻量為膠凝材料總質量的1.5～2.5%；

鋼纖維的摻量為混凝土總體積的0.5～1.6%。

作為優選，所述膠凝材料由如下原料按質量百分比組成：水泥51～69%，硅灰3～7%，礦渣25～35%，粉煤灰3～7%。

作為優選，所述石子的顆粒級配為5mm～10mm和10mm～20mm二級配，其中最大粒徑不超過20mm。

作為優選，所述砂的細度模數為2.60。

作為優選，所述水泥采用P.I型水泥，強度標號不低42.5。

作為優選，所述減水劑為液態聚羧酸型減水劑，減水率為30%，

作為優選，所述砂率為35%。

作為優選，所述鋼纖維選自鍍銅鋼纖維和端勾型鋼纖維；其中鍍銅鋼纖維直徑為0.18mm～0.23mm，長度為12mm～14mm；端勾型鋼纖維的直徑為0.6mm，長度為30mm～45mm；鍍銅鋼纖維單摻時摻量為1.2%～1.5%；端勾型鋼纖維單摻時摻量為1.3%～1.6%；鍍銅鋼纖維和端勾型鋼纖維雙摻時摻量為0.7%～0.9%。

本發明的另一目的為提供一種上述放射性物質處置用鋼纖維混凝土高整體容器的制備方法，以制得耐腐蝕、強度高、使用壽命長的存放放射性物質的存儲器。實現該目的的技術方案如下：

放射性物質處置用鋼纖維混凝土高整體容器的制備方法，包括如下步驟：

a.將上述任一所述的放射性物質處置用鋼纖維增強混凝土高整體容器的原料提前一天放于20度的成型室內；

b.投料程序按石子一鋼纖維一砂一膠凝材料的順序投于料斗，首先在攪拌機里干拌1～2min，再加水濕拌3min，總攪拌時間控制在6min內，然后澆筑成型；