[發明專利]一種鍶、銫玻璃陶瓷共固化體的低溫制備方法

有效

• 申請號: 202010120124.9
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111233336B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 劉海峰;趙鍵;張行泉;霍冀川;鄭奎
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C03C10/02
• 分類號: C03C10/02;C03C6/00;C03B32/02;C04B35/48;C04B35/626;G21F9/16
• 代理公司: 綿陽遠卓弘睿知識產權代理事務所(普通合伙) 51371
• 代理人: 張忠慶

本發明公開了一種鍶、銫玻璃陶瓷共固化體的低溫制備方法，包括：取Ba(NO₃)₂、Sr(NO₃)₂、CsNO₃、La(NO₃)₃·6H₂O和Zr(NO₃)₂·5H₂O加入去離子水中，攪拌至溶解；在攪拌后的溶液中加入螯合劑，攪拌螯合；在攪拌螯合后的溶液中加入凝膠劑，攪拌得到透明凝膠；將制得的透明凝膠干燥，然后熱處理，獲得黑色粉末前驅；取黑色粉末前驅進行熱處理，制得多晶固化體，取固化體與玻璃粘結劑進行混合，然后采用液壓機壓制成塊，得到的塊體煅燒，使多晶固化體粉末包裹于玻璃相基體中，制成機械穩定性高、抗浸出率低的晶相/非晶相互鑲嵌的鍶、銫玻璃陶瓷共固化體。

技術領域

本發明涉及放射性核素裂變產物的固化技術領域，具體涉及一種鍶、銫玻璃陶瓷共固化體的低溫制備方法。

背景技術

鍶、銫是在核能開發利用時產生高放廢液中放射性核素裂變產物的兩種最主要熱源，具有放射性強、生物毒性大、核素半衰期長、腐蝕性大等特點，對生物環境的影響不容忽視。目前，工業上對鍶、銫的處理方式主要為玻璃固化。盡管其玻璃固化體具有耐β和γ輻照能力好、包容能力強等優點，但玻璃畢竟屬于介穩相，熱力學穩定性和抗α輻射能力都較差，在處置庫數百度高溫和潮濕條件下，容易出現反玻璃化或析晶而導致固化體產生裂紋，使得核素浸出率升高；再者，較高的玻璃成型溫度會導致銫的揮發。與玻璃固化體相比，陶瓷固化體可將鍶、銫固定在陶瓷相的晶格位，基材也具有更高的致密度、更強的抗浸出性和抗α輻射能力。然而，大部分單相的陶瓷基材對放射性核素存在很強的選擇性，往往只能包容單一、有限的放射性核素，不能實現對鍶、銫的同時固化，后期工業化應用成本高。另外，陶瓷固化體的制備方法主要為高溫固相反應法，其過程是將固相反應物相互接觸，并通過接觸表面和相區擴散、遷移、晶核形成和核長大等過程制備出目標產物，一般合成溫度高（～1400-1500℃）、制備時間長（48h），合成過程中極易形成雜相，并會導致銫的揮發。如2005年公開了一篇碩士學位論文（趙昱龍，中國原子能科學研究院，《人造巖石固化模擬90Sr，137Cs核素廢物研究》），該論文采用堿硬錳礦、鈣鈦礦和金紅石的礦相組合，對鍶、銫進行了同時陶瓷固化研究，發現固化體結構致密、鍶銫浸出率低；但該陶瓷固化體的熱壓燒結溫度為1200℃，必然導致大量銫的揮發。2011年公布號為102208223B的中國發明專利申請公開了一種鍶銫共固化體的制備方法，該方法以改性ZSM-5A分子篩為基底，通過在溶液中吸附、蒸發并烘干、程序升溫煅燒后得到鍶銫固化多晶體，實現了對鍶、銫的同時、低溫固化，解決了銫的揮發問題；但該方法所得固化體為銫榴石和硅酸鍶的多晶混合物粉體，未涉及后續的多晶體粘接、成型及固化核素的抗浸出性評價。近年來，玻璃陶瓷固化成為放射性核素及裂變產物固化的一個重要發展方向。玻璃陶瓷固化是將固化體制成良好的晶相/非晶相互鑲嵌的復相材料，其固化體的機械穩定性優于玻璃固化體。這種固化技術有效的結合了陶瓷固化與玻璃固化的優點，有希望從本質上解決玻璃固化的核廢物包容量不理想和陶瓷固化元素選擇性強的局限。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種鍶、銫玻璃陶瓷共固化體的低溫制備方法，包括以下步驟：