[發(fā)明專(zhuān)利]一種SiC基復(fù)相陶瓷固化體的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910649898.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110423120B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕元成;王文;曹雪;吳浪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/573
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/573;C04B35/577;C04B35/575;C04B35/622;C03C6/04;C03C12/00;G21F9/30
• 代理公司: 成都蓉信三星專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

本發(fā)明公開(kāi)了一種SiC基復(fù)相陶瓷固化體的制備方法，其特征是步驟為：以ZnO、CaO、Al₂O₃、SiO₂為原料，經(jīng)球磨、烘干、煅燒、球磨、烘干，制得ZCAS玻璃；以硅粉、石墨、ZCAS玻璃為原料，經(jīng)球磨、烘干、煅燒，制得SiC?ZCAS復(fù)相粉體；加入聚乙烯醇溶膠，混料、造粒，壓制成型；將成型坯體熱處理后置于真空熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，即制得SiC基復(fù)相陶瓷固化體。本發(fā)明采用安全廉價(jià)的原料，簡(jiǎn)便實(shí)用的真空熱壓燒結(jié)技術(shù)，在較低溫度下制備抗輻照穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的SiC基復(fù)相陶瓷固化體，本發(fā)明制得的SiC基復(fù)相陶瓷固化體適用于安全處理因核反應(yīng)堆退役而產(chǎn)生的高放射性石墨廢物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放射性廢物的固化處理，涉及一種SiC基復(fù)相陶瓷固化體的制備方法。適用于高放射性石墨廢物的陶瓷固化處理。本發(fā)明制得的SiC基復(fù)相陶瓷固化體特別適用于安全處理因核反應(yīng)堆退役而產(chǎn)生的高放射性石墨廢物，使放射性的¹⁴C核素穩(wěn)定固化在SiC陶瓷晶格中，以滿(mǎn)足深地質(zhì)處置要求。

背景技術(shù)

隨著能源需求的增加和環(huán)保意識(shí)的提高以及能源結(jié)構(gòu)的加快轉(zhuǎn)型，在資源、經(jīng)濟(jì)、安全方面，核能仍作為優(yōu)選的能源，但產(chǎn)生的放射性廢物制約了核科學(xué)與技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，因此如何安全有效處理處置放射性廢物是國(guó)內(nèi)外面臨的難題。石墨在核反應(yīng)堆中廣泛用作中子慢化劑、反射層材料和核燃料套管等，因核反應(yīng)堆的退役，世界范圍內(nèi)累積的放射性石墨高達(dá)25萬(wàn)噸，隨著二代石墨堆夫人退役以及四代堆的部署，退役的放射性石墨數(shù)量將持續(xù)增加，對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境造成威脅，因此放射性石墨的安全處理處置已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注。放射性石墨根據(jù)活度高低可分為中低放和高放石墨，其中高放石墨除可燃、具有魏格納能外，因含有的放射性核素半衰期長(zhǎng)，比如¹⁴C(5730年)、⁴¹Ca(103000年)、⁵⁹Ni(76000年)等具有放射性活度高、危害大，其處理技術(shù)要求高，是退役石墨處理處置的難點(diǎn)。

根據(jù)《放射性廢物管理規(guī)定》，高放廢物經(jīng)安全處理之后需要進(jìn)行深地質(zhì)處置。國(guó)內(nèi)外針對(duì)放射性石墨處理的研究較少，對(duì)高放石墨處理處置的報(bào)道甚少。現(xiàn)有技術(shù)中，放射性石墨的處理方法主要有焚燒、蒸汽熱解、水泥固定、陶瓷固化等，焚燒和蒸汽熱解主要的特點(diǎn)是能大幅度減容，但避免不了¹⁴C和易揮發(fā)核素的排放；水泥固定雖已有工程應(yīng)用，但水泥固化增容較大、未能避免魏格納能的影響且在深地質(zhì)儲(chǔ)存中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性受到質(zhì)疑，使得其工程應(yīng)用并未推廣?？紤]到技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，焚燒、蒸汽熱解、水泥固定等適合中低放石墨的處理，高放石墨的處理處置需要陶瓷固化才能滿(mǎn)足要求。

針對(duì)高放石墨的固化處理，國(guó)內(nèi)外對(duì)高溫自蔓延發(fā)合成TiC-Al₂O₃基陶瓷固化高放石墨進(jìn)行了較多的研究，但該方法在固化處理過(guò)程中有廢氣(CO、CO₂等)放出，固化體的致密性差，未反應(yīng)的石墨和副產(chǎn)物較多，固化體性能有待提高，特別是固化體增容比很大(理論上固化體是石墨重量的10.6倍，實(shí)際可達(dá)20倍以上)，處置費(fèi)用極其昂貴。

發(fā)明內(nèi)容