[发明专利]一种固化含硼酸盐的放射性废物的固化剂及其方法

说明书

技术领域

本发明属于废物处理技术领域，具体涉及一种固化含硼酸盐的放射性废物的固化剂及其方法。

背景技术

放射性废物主要在核工业中产生，包括放射性废树脂和放射性浓缩液等。

放射性废树脂是核电站和核设施运行过程中产生的主要低、中放射性废物之一，在压水堆核电站运行的过程中一回路需要添加硼酸来控制反应速率，因而在用于处理一回路水的树脂上会吸附大量的硼酸，硼酸对于水泥是一种缓凝剂，大量硼酸的存在会导致水泥固化的凝结时间太长，而过长的凝结时间又会导致树脂和水泥浆的分层，在树脂水泥固化中应该控制水泥浆的初凝时间小于12小时，同时放射性废物水泥固化体要防止产生裂纹和水浸泡后破碎，目前的水泥固化配方为了克服硼酸盐对水泥的缓凝作用树脂包容量约为35％。固化体存在固化体强度低、树脂包容量低等缺陷。

蒸发是核电站放射性废水处理的主要方法，废水经蒸发后其中的不挥发放射性核素和盐均浓缩到浓缩液中，这部分浓缩液放射性水平高、含盐量大，特别是核电站一回路中用于控制反应性的硼酸在浓缩液中的含量可达到几十到几百g/L，高浓度的硼酸盐引起的缓凝作用使浓缩液的水泥固化体也存在固化体开裂、强度低、包容量低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固化含硼酸盐的放射性废物的固化剂。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述固化剂固化含硼酸盐的放射性废物方法。

一种固化含硼酸盐的放射性废物的固化剂，该固化剂为水泥和硅酸钠的混合物，其中，水泥和硅酸钠的质量比为100∶1-15。

所述水泥优选为硫铝酸盐水泥或硅酸盐水泥。

当水泥为硫铝酸盐水泥时，水泥和硅酸钠的质量比优选为100∶1-10。

所述放射性废物为放射性废树脂或浓缩液。

上述水泥和硅酸钠的质量比是按照九水硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)来计算的，如果使用其他类型硅酸钠，所述质量比要进行相应换算。

一种利用上述固化剂固化含硼酸盐的放射性废物的方法，具体方案如下：当放射性废物为放射性废树脂时，将各组分按以下比例混合得到固化体，以每100L固化体的量计，放射性废物∶固化剂∶水＝45～65L∶100～120kg∶25～45L；当放射性废物为放射性浓缩液时，将各组分按以下比例混合得到固化体，以每100L固化体的量计，放射性废物∶固化剂＝45～65L∶100～120kg。

本发明的有益效果：本发明水泥和硅酸钠的混合物固化核电站产生的放射性废物，避免废物中吸附的硼酸盐对水泥的缓凝作用导致水泥浆不凝结或水泥固化体用水浸泡后开裂的现象。当采用硫铝酸盐水泥进行固化时，固化体中树脂的体积包容量可以从目前的30～35％提高到40-55％，水泥浆的初凝时间可以控制在2小时内，固化体中放射性浓缩液的包容量可以从目前的35～40％提高到40～55％，水泥浆的初凝时间可以控制在6小时内；当采用普通硅酸盐水泥进行固化时，固化体中树脂的体积包容量可以从目前的30～35％提高到40～55％，水泥浆的初凝时间控制在6小时内，固化体中放射性浓缩液的包容量可以从目前的35～40％提高到40～55％，水泥浆的初凝时间可以控制在6小时内；固化体表面没有裂纹，且各项性能指标均能满足国家标准GB14569.1-93的要求。

具体实施方式

实施例1

将各组分按以下用量混合，90kg硫铝酸盐水泥+1kg硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)+45L浓缩液，固化体的初凝时间为5小时，得到的固化体的体积为90L、固化体中浓缩液的包容量为50％。

实施例2

将各组分按以下用量混合，90kg硫铝酸盐水泥+5kg硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)+45L浓缩液，固化体的初凝时间为3小时，得到的固化体的体积为90L、固化体中浓缩液的包容量为50％。

实施例3

将各组分按以下用量混合，90kg硫铝酸盐水泥+10kg硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)+45L浓缩液，固化体的初凝时间为1小时，得到的固化体的体积为90L、固化体中浓缩液的包容量为50％。

实施例4