[发明专利]一种硫铝酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性废物水泥固化技术领域，具体涉及一种硫铝酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法。

背景技术

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，而且当换料或检修时也会向堆芯加入大量硼酸溶液来保证安全性。当不再需要时用去离子水将硼溶液充排出去，而产生了放射性含硼废液。这些含硼废液经过蒸发处理后，大部分核素都富集到蒸残液中，形成放射性含硼蒸残液。一座百万千瓦级的压水堆核电站，每年约排放23m³含硼4％的蒸残液(辐射防护，1995，15(1)：33-41)。这些蒸残液一般经过水泥固化后，形成性能稳定的固化体，进行最终处置。蒸残液的水泥固化体性能稳定，但硼的存在可能导致水泥固化的凝结时间过长，进而影响固化体的强度与废物的包容量。

秦山二核和大亚湾核电站采用水泥固化工艺处理含硼40g/L的浓缩液，配方组分包括普通硅酸盐水泥、砂和石灰，其包容量约为40％。00100596.0号专利公开了一种含硼废液的水泥固化方法，使用的水泥种类可以是硅酸盐水泥、硅酸盐水泥和高炉渣水泥混合物、硅酸盐水泥和烟灰的混合物。先向废液中添加碱金属和碱土金属化合物，再将废液干燥成粉体，之后进行水泥固化。此工艺可以提高废液在固化体中的包容量，但操作步骤复杂，成本较高。201010269158.0号专利使用硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥，掺加硅酸钠固化含硼废液，包容量为45％～55％。

近年来，使用硫铝酸盐水泥固化放射性废物的研究多有报道(原子能科学技术，2006，40(3)：288-291)。硫铝酸盐水泥的主要熟料矿物无水硫铝酸钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4)使水泥具有早强、高强、抗冻、抗渗、耐腐蚀、低碱度的优点。沸石是一族架状构造的含水铝硅酸盐矿物，在其结晶骨架内含有碱及碱土金属离子，阳离子与骨架间的联系脆弱，对其它阳离子有很大的吸附容量和极强的离子交操能力；当其填充在水泥水化物颗粒间的空隙时，可以一定程度地增强水泥的粘结力和密实性(核科学与工程，1994，14(2)：134-140；辐射防护，1982，2(5)：352-360)。掺加了沸石的硫铝酸盐水泥固化体，Cs和Co的浸出率大为降低(原子能科学技术，2006，40(3)：288-291)，不超过10％的掺加量还有利于提高固化体强度和改善其微观结构(济南大学学报(自然科学版)，2006，20(4)：293-295)。

发明内容

本发明的目的是提供一种硫铝酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法，解决固化放射性含硼蒸残液时，废物包容量低、凝结时间长的问题。

一种硫铝酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法，将硫铝酸盐水泥、沸石、石灰、早强剂混合均匀，与放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％。

所述放射性含硼蒸残液、硫铝酸盐水泥、沸石、石灰、早强剂的用量比例为：(0.4～0.5)L∶1000g∶(30～70)g∶(100～150)g∶(20～30)g。

所述沸石为斜发沸石；所述早强剂的主要成分为Li₂CO₃。

本发明的有益效果：使用本发明的方法固化含硼蒸残液时，固化体中蒸残液包容量达到60％～65％，固化体可以获得较高的抗压强度，满足国标GB14569.1-2011。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

将1000g硫铝酸盐水泥、50g斜发沸石、110g石灰、20g早强剂(主要成分为Li₂CO₃)混合均匀，与0.45L放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％，制成固化体。计算固化体的总体积并以此计算固化体中废物包容量，得到数值为60％。

实施例2

将1000g硫铝酸盐水泥、50g斜发沸石、110g石灰、20g早强剂(主要成分为Li₂CO₃)混合均匀，与0.45L放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％，制成固化体。将固化体上下表面用砂纸适当打磨，保持上下表面平行，然后在压力试验机上测定其无侧限抗压强度。测得28d抗压强度为31.0MPa。

实施例3