[發明專利]一種硼硅酸鹽玻璃固化基材及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011508470.0
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112624608B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 朱永昌;崔竹;趙崇;韓勖;焦云杰
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C03C3/095
• 分類號: C03C3/095;C03B19/02;G21F9/16;C03B25/00
• 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: 霍紅艷;劉鐵生

本發明是關于一種硼硅酸鹽玻璃固化基材及其制備方法和應用，該硼硅酸鹽玻璃固化基材，以質量百分比計，包括以下組分：SiO₂45～65％，B₂O₃8～15％，A1₂O₃3％～15％，Na₂O 7～16％，CaO 0～6％，BaO 1～6％，TiO₂0.5～2.5％，Y₂O₃0.1～10％，Fe₂O₃0.5～2.5％。本發明采用多組分固化基材，通過調整固化基材的組成和含量，及調節熔制工藝，可同時固化多種放射性核素，并縮短玻璃固化體的析晶范圍，防止玻璃析晶，大幅提高核廢物在固化體中的化學穩定性及包容量。本發明的硼硅酸鹽玻璃固化基材的制備工藝簡單，可廣泛應用于高放核廢物的固化處理。

技術領域

本發明屬于放射性核廢物的處理與處置領域，具體是涉及一種硼硅酸鹽玻璃固化基材及其制備方法和應用。

背景技術

核能作為一種高效、清潔的能源，能量密度大，費用成本低，且在發電過程中不產生任何大氣污染，因此近年來得到不斷蓬勃發展。與此同時，核電站卸出的乏燃料數量也在不斷增長，到2020年全球乏燃料量已達到44.5萬噸。目前全球卸出的乏燃料僅1/3被后處理，其余仍處于暫存狀態，乏燃料貯存壓力巨大，對其進行及時、妥善的處理處置成為當前國際研究熱點和關注焦點。

而乏燃料后處理會產生大量高放廢液，高放廢物的體積雖然不足核燃料循環所產生的放射性廢物體積的1％，但其所含放射性量超過核燃料循環總放射性量的99％。高放廢物中含有镎、钚、镅、锝、碘、鍶、銫等放射性核素，其主要特點是放射性持續時間長、核素毒性大和發熱性等。這些放射性核素一旦進入生物圈，危害極大。目前，以液態形式存儲于鋼罐中的存儲方式存在極大的安全隱患，且暫存庫容量目前已達到飽和狀態，急需解決其處理與處置的問題。

國際上對高放廢液的處理技術主要可概括為兩類：一是對高放廢液進行固化處理后，進行深地質處置；二是對高放廢液進行分離-嬗變處理，再進行地質處置。前者由于技術相對成熟且應用前景廣泛而被當前國際普遍接受，也更適于我國國情。現有技術中，放射性廢物的固化處理主要有玻璃固化、陶瓷固化、玻璃陶瓷固化。玻璃固化具有成分可調性大、工藝簡單、便于遠程操作等特點，能“一次性”固化放射性廢物中的所有組分，是目前工程化技術比較成熟的固化方法，在法國、美國、英國、俄羅斯等國家得到了實際的應用。針對放射性廢物固化要求耐蝕性好、化學性質穩定等特點。

玻璃固化體對裂變產物有著廣泛的包容性，且生產工藝相比陶瓷固化簡單，這使得玻璃固化技術成為目前唯一工業應用且發展最成熟的高放廢液處理手段。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種硼硅酸鹽玻璃固化基材及其制備方法和應用，所要解決的技術問題是縮短玻璃固化體的析晶范圍，以免玻璃在熔制過程中發生析晶現象，影響玻璃固化體的物理化學性能，同時提高核廢物在固化體中的化學穩定性及包容量。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種硼硅酸鹽玻璃固化基材，以質量百分比計，包括以下組分：SiO₂ 45～65％，B₂O₃ 8～15％，A1₂O₃ 3～15％，Na₂O 7～16％，CaO 0～6％，BaO 1～6％，TiO₂ 0.5～2.5％，Y₂O₃ 0.1～10％，Fe₂O₃ 0.5～2.5％。