[发明专利]通过水泥胶结来包装放射性废料

说明书

技术领域

本发明涉及通过水泥胶结(cimentation)来包装放射性废料的领域。

更具体地，本发明涉及晶体二氧化硅的应用，其与水泥粉末相混合以降低在包装放射性废料的过程期间由所述粉末的水合作用而引起的水泥浆的升温。

本发明还涉及一种通过水泥胶结来包装放射性废料的制剂，所述制剂包括这种二氧化硅。

本发明还涉及一种通过实施所述制剂来包装放射性废料的方法，并且涉及一种由这种方法得到的用于包装放射性废料的包装物。

本发明尤其发现在处理核燃料循环的下游所产生的废料中的应用，并且，具体地，在低活性的废料和中等活性的废料中的应用，这些废料诸如：

离子交换树脂(或IER)，所述离子交换树脂用于处理废水或者处理来自排放、冷却或贮存辐照核燃料组件的池的水；

剪切细屑(les fines de cisaillage)；

源自处理所述组件的溶解细屑(les fines de dissolution)。

背景技术

多年以来，放射性废料以包装物的形式被包装，其中，放射性废料被保留在材料的连续包封(enveloppe)中。这些包封防止了所述放射性物质扩散进入环境。

因而，所述包装物的运输、贮存和处置是便利的，并且可在完全安全的条件下进行，同时确保了操作者免受由所述废料所发出的辐射。

经受包装的放射性废料尤其包括IER、剪切细屑和溶解细屑。

IER化学上采用了根据所述树脂的亲和力而以不同的方式进行官能化的聚合物的形式。磺酸型阳离子树脂的所述官能化以及作为季铵型阴离子树脂的所述官能化涉及提供有官能团的乙烯基苯交联的聚苯乙烯骨架。所述树脂的辐照造成了所述分子结构(édifices moléculaires)的部分改变。

水泥胶结是一种用于包装IER或包装包括IER的废料的常规使用方法。

该方法由通过制剂的硬化来形成固体结构或“涂覆废料”(enrobé)组成，所述制剂包括废料和用于包封废料的水泥基体。然后，在密封由所述涂覆废料形成的筒状物之后，可存储和/或处置用于包装的包装物。

然而，几个因素造成了涂覆废料的逐渐劣化。

比如，由于用于并入制剂(包括废料和水泥基体)的树脂的量增加，例如在所述制剂的混合期间，该制剂可以硬化。

一旦已经构成了涂覆废料，温度和湿度的重大变动也可以导致所述涂覆废料的膨胀或甚至导致其产生裂隙。而且，随着水泥基体中IER被并入的比例的增加，该涂覆废料的机械强度降低。

最后，由于树脂含有的放射性核素的性质，树脂本身具有足够高的化学反应性来促进该劣化。

从放射性废料的长期管理的角度来看，必须发展旨在提高水泥基体的耐性的技术，并且从而提高由用于包装的包装物所赋予的在整个时间段的防护水平。

一定数量的技术是已知的，这些技术旨在降低专用于包装IER的水泥基体的劣化，并且旨在抵消在所述劣化中所涉及的涂覆废料的碎性。这些技术集中在水泥基体上的树脂的有害作用。

因而，例如，专利申请EP 0319398[1]提出了：在水的存在下，以一定比例将含有富含硼酸根离子的IER的放射性废料与高铝水泥、非高铝水泥以及任选的硅化合物和/或含硼的化合物进行混合，从而形成混合物，该混合物在废料的周围构成了包括水化硅铝酸钙(straetlingite)类的稳定矿物相的固体基体。该专利申请解释了所述混合物使得能够避免所述废料与水泥或水之间的有害的化学相互作用。

旨在于解决基本相同的技术问题的专利US4904416[2]提出了：消除来自IER的游离水，随后将从而得到的干树脂与少量的水泥相混合。其中，该专利解释了水泥粉末与附着在树脂颗粒的表面或者被包含在所述颗粒中的水发生反应。而且，从此产生的水泥的水合作用导致了颗粒被由此形成的水泥浆逐渐覆盖。这种预处理使得能够避免在涂覆废料浸入水期间发生的涂覆废料的膨胀之后的机制，并且因此使得能够增加涂覆废料的IER含量。

在工业规模中，目前，特别是在阿格(La Hague)(法国)的废核燃料加工厂中，采用的是用于通过水泥胶结来包装包括IER的废料的另外的方法。所述方法被称为“ACR法”，能够形成用于包装400升的体积的包装物。