[发明专利]用于密封放射性废液的铝硼硅酸盐玻璃、以及处理放射性废液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于密封、保存、隔离具有中等放射性的放射性废液的铝硼硅酸盐玻璃，特别是用于因为燃料循环设备的最终关停操作(在法语中称为MAD)所产生的废液。

本发明还涉及一种玻璃化助剂、特别是玻璃料形式或化学品特别是氧化物的混合物粉末形式。

本发明进一步涉及一种通过焙烧废液来处理中等放射性的放射性废液的方法，目的在于获得一种焙烧产物(焙烧)，通过将特别是玻璃料形式或者粉末化学品混合物形式的玻璃化助剂加到所述焙烧产物中，并且在水冷坩埚中将所述焙烧产物和玻璃化助剂熔化以便获得铝硼硅酸盐玻璃。

本发明的技术领域通常可以定义为通过密封、保存、隔离、包覆或固定来处理放射性元素、更具体的是中等放射性的放射性元素。

背景技术

中等放射性的放射性元素，特别是清污废液，是通过在核燃料再生设备最终关停操作期间清洗所述设备而产生的。

清污废液的化学组成在很大程度上取决于所使用的各种各样的试剂。

这些试剂可能基于硝酸或苏打，或者，在某些情况下，对于更具体的废液，所述试剂可能基于碳酸钠或硝酸铈。

目前，中等放射性的放射性废水，例如如上所述的清污废液，主要通过沥青化或水泥固化来处理。

沥青化包覆法包括将像残渣(盐)一样的废弃物与沥青进行热混合。

所获得的混合物在脱水后，将其注入容器中冷却。

因此，沥青包覆层确保了盐均匀扩散，并且在基体内部固定(阻断)放射性核素。

早在1960年代，法国就已经开发了沥青处理方法，其用来处理在处理废液时产生的沉淀残渣，并且在工业上也得到了应用。

受益于广泛的反馈经验，它被证明为是一种良好的方法。

由于沥青具有高凝聚能力、高化学惰性、不渗透性、水中溶解度低、使用温度低、以及费用适中，它被选作用于包覆低级到中等放射性的放射性废料的材料。

另一方面、沥青处理有几个主要缺点：

-辐射降低了沥青的稳定性，这是因为，随着时间的过去，辐射特别是因为辐射分解所产生的氢，使得包覆层材料膨胀；

-为了避免任何火灾的风险，在生产包覆材料的阶段，沥青处理装置的使用范围是相当有限的。实际上，在生产含沥青的包覆材料期间，可能会发生放热反应，因此人们必须尽最大努力的做好控制；

-由于沥青的强滑动性，它的机械强度是非常低的；

-考虑到“MAD”废液的放射性，基体造成的容量浪费是显著的。

水泥，或者更宽泛地说水凝剂，都被广泛的用于核工业。在容器内部，水泥用来固定低级和中等放射性的固体废料，或者用作包覆中等放射性的废料的基体。

水泥同样被用来包覆溶液或粉末形态的废料，例如，蒸发浓缩物、化学处理形成的残渣、离子交换树脂…。

水泥实际上兼备许多良好用于处理这类废料的特征，例如，费用适中、运用简单、机械强度好，以及通常地稳定性持久。

就废液的水泥固化而言，这一方法是最持续的。因此，例如水泥和废料分别配料并且引入到搅拌机中，然后将所获得的混合物注入贮存器。

然而水泥固化有二个显著的缺点：

-在包覆后废料体积加倍；

-水泥是一种正在发展的材料，而且废料和水泥的某些组成成分可能会相互作用。这样可能扰乱基体的水合作用，因此影响了所获得材料的预期寿命。

-不得不对废料进行预处理，用来限制它与水泥随后发生的相互作用。

虽然目前对于水凝剂的各种化学组成正在研究中，以便寻找补救上述缺陷的方式，但是，它们中没有一个可以完全地令人满意。

此外，玻璃化方法已经公开(参见《Les Techniques de l’Ingénieur》BN 3660-1 to BN 3660-31)，这一方法包括引入一种具有适当组成的玻璃，高放射性废液中包含的所有成份以及分散粉末(dissolution fines)。

玻璃的主要优点来自于它们的无定形状态，这一特点赋予了玻璃突出显著的性质，但是，同样也带来了缺陷，例如，

-玻璃中可接受的杂质元素的比例是有限，而且装填到玻璃中的焙烧产物和粉末通常保持相当少量，所述焙烧产物通过焙烧废液获得。

-玻璃是亚稳态材料。

但是玻璃基体的主要缺点是：它们对化学侵蚀的敏感性，而且这一重要的问题关系到浸滤对玻璃基体的改变。

玻璃对浸滤的敏感性直接与碱性元素例如钠的存在有关，由于扩散因素导致的钠的离开削弱了玻璃状格构(glassy lattice)。