[發(fā)明專利]一種硼硅酸鹽固化玻璃、制備方法及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN115057618A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛天鋒;李忠鏑;阮苠秩;陳樹彬;胡麗麗;鄧路;王欣;錢敏;張麗艷;王文婷;裴廣慶;凡思軍;陳澤坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所;中國核電工程有限公司
• 主分類號: C03C3/068
• 分類號: C03C3/068;C03C3/095;G21F9/16;C03B19/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種硼硅酸鹽固化玻璃、制備方法及其應(yīng)用，首先是氧化物的質(zhì)量百分組成為SiO₂30～55,B₂O₃15～30,Al₂O₃2～6,ZnO 2～10,MoO₃2～10,ZrO₂2～10,RE₂O₃2～10(RE是La、Nd、Ce的一種或幾種),M₂O 5～20(M是Li、Na、K、Rb、Cs中的一種或幾種),MeO 5～15(Me是Mg、Ca、Sr、Ba中的一種或幾種)，且固化玻璃中O/(Si+B)的摩爾比為2.0～2.5。其次是將原料按照配方的比例稱量并混勻，熔爐中熔融、澆注、成型、退火，制得硼硅酸鹽固化玻璃。本發(fā)明固化了乏燃料后處理的高放廢液中大量存在的稀土、鉬、鋯等元素，對幾種重要元素的質(zhì)量包容率最高達30％，適用于我國高放射性核廢料的固化處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高放射性核廢料的處理方法，涉及一種硼硅酸鹽固化玻璃、制備方 法及其應(yīng)用，適用于核工業(yè)等領(lǐng)域所排放的高放射性的固化處理。

背景技術(shù)

世界上對高放射性核廢料最廣泛的處理技術(shù)是對核廢料進行玻璃包容固化處理。具體過程是將高放射性核廢料同玻璃基材原料混合均勻后，投入玻璃熔爐中熔 融并均化，最后冷卻、成型獲得玻璃固化體，把放射性核素包容在玻璃固化體內(nèi)， 阻止其向外界環(huán)境遷移。

我國目前的高放射性核廢料中含U和Pu等高放射性元素以及Np、Am、Cm等 錒系元素，這些元素具有強的放射性，在模擬固化玻璃研究中一般用非放射性的氧 化釹、氧化鑭、氧化鈰等來代替；同時，在核廢料處理后端，切削等流程會產(chǎn)生較 多的金屬鋯粉及鋯的塊體；另外，使用過的U²³⁵核燃料會產(chǎn)生一定量的金屬鉬和鉬 的氧化物，在經(jīng)過核廢料的溶解、聚集和蒸發(fā)后，其中的鉬通常轉(zhuǎn)變?yōu)榱足f酸鹽和 鉬酸鋯沉淀。因此，在核廢料固玻璃配方研究中，模擬廢料的源項往往需要同時固 化高含量的稀土氧化物、氧化鋯、氧化鉬。

綜上，針對核廢料固化研究中，同時含有大量稀土氧化物、氧化鋯、氧化鉬等 源項的難題，有必要開發(fā)一種可以同時包容以上幾種源項，并且滿足核廢料連續(xù)熔 煉的固化玻璃。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有高放射性廢液中較高含量的鈾、钚、鉬、鋯及錒系元素并存的現(xiàn) 狀，提出一種成玻璃性能好、化學(xué)穩(wěn)定性高、適合核廢料固化處理的核廢料硼硅酸 鹽玻璃固化體。其中，在模擬高放射性元素鈾、钚及錒系元素時，采用氧化釹、氧 化鑭或氧化鈰等來替代。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種硼硅酸鹽玻璃，其特點在于：所述玻璃的組分質(zhì)量百分比為：

其中RE₂O₃是La₂O₃、Nd₂O₃和Ce₂O₃稀土氧化物中一種或幾種，M是堿金屬 Li、Na、K、Rb、Cs中的一種或幾種，Me是堿土金屬Mg、Ca、Sr、Ba中的一種 或幾種，且O/(Si+B)的摩爾比為2.0～2.5。

優(yōu)選的，所述的硼硅酸鹽玻璃的組分質(zhì)量百分比為：

本發(fā)明還提供了一種上述的硼硅酸鹽固化玻璃的制備方法，包括以下步驟：

(1)、按照玻璃組分及質(zhì)量百分比稱取原材料，并且混合均勻，得到混合料；

(2)、把混合料盛入坩堝，放入溫度在1150～1300℃不等的熔爐中熔化，澄清1～3小時，得到澄清均勻的玻璃熔體；