[发明专利]在硼硅酸盐玻璃中固定放射性和有害废料的方法和组成

权利要求书

1.在获得高浓度废料组分(废料载荷)的玻璃中固定废料的方法，包括：

具有一种或多种放射性核素、有害元素和有害组分的废料流与氟和玻璃形成组分以一定比例混合以获得能够形成主要由约1-约1.3摩尔份的一价阳离子氧化物(R₂O)和二价阳离子氧化物(RO)的组合、和约1-约1.4摩尔份的三价阳离子氧化物(R₂O₃)、约1.2-约4.2摩尔份的四价阳离子氧化物(RO₂)和五价阳离子氧化物(R₂O₅)的组合构成的高聚合的硼硅酸盐玻璃的混合物，其中SiO₂的量为大于30重量％、B₂O₃的量为8.7-15.3重量％、Al₂O₃的量为7-15.1重量％、CaO的量为0.2-2.3重量％、氟的量为约1-约3重量％；

熔融混合物以形成结合有废料的熔融玻璃；及

通过冷却固化结合有废料的熔融玻璃以形成所述的高聚合硼硅酸盐玻璃。

2.固定废料的方法，包括：

具有一种或多种放射性核素、有害元素和有害组分的废料流与氟和玻璃形成组分以一定比例混合以获得能够形成主要由约1-约1.3摩尔份的包括碱金属氧化物和碱土金属氧化物的一价阳离子氧化物(R₂O)和二价阳离子氧化物(RO)的组合、和约1-约1.4摩尔份的包括氧化铝、氧化硼和氧化铁的三价阳离子氧化物(R₂O₃)、约1.2-约4.2摩尔份的包括氧化硅、氧化锆、氧化钛和五氧化二磷的四价阳离子氧化物(RO₂)和五价阳离子氧化物(R₂O₅)的组合构成的高聚合的硼硅酸盐玻璃的混合物，其中SiO₂的量为大于30重量％、B₂O₃的量为8.7-15.3重量％、Al₂O₃的量为7-15.1重量％、CaO的量为0.2-2.3重量％、氟的量为约1-约3重量％；

熔融混合物以形成结合有废料的熔融玻璃；及

通过冷却固化结合有废料的熔融玻璃以形成所述的高聚合的硼硅酸盐玻璃。

3.权利要求1或2的方法，其中在至多约1200℃进行所述熔融步骤。

4.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃是过铝质的。

5.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃在约1150-约1200℃的温度具有2-10帕斯卡秒的粘度。

6.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃的计算聚合度(K)小于约15。

7.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃的计算聚合度(K)小于约7。

8.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃在约1150℃具有小于1体积％的结晶度，在约950℃3天后具有至多2体积％的结晶度。

9.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃在约1150℃具有约1.4-约10Ωcm的电阻率，这对于在玻璃化熔炉中进行处理是可接受的。

10.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃满足对于硼小于约1.19克/平方米/天、对于锂小于约0.69克/平方米/天、对于钠小于约0.95克/平方米/天的浸出要求，对于美国高水平放射性废料处置库是可接受的。

11.通过权利要求1或2的方法生产的硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃含有约1.2-约2.5重量％的氟。