[发明专利]一种用于中低水平放射性可燃废物焚烧灰的玻璃基体组合物及由其制备的玻璃固化体

说明书

技术领域

本发明属于放射性废物处理固化领域，具体地，涉及一种用于中低水平放射性可燃废物焚烧灰的玻璃基体组合物及由其制备的玻璃固化体。

背景技术

核设施运行及退役期间产生的中低放射性废物包括工艺废物和技术废物，种类复杂，数量巨大。以大亚湾核电站为例，其常见技术废物中吸水纸、棉制品、塑料和橡胶等占比超过80%。如何对这些可燃放射性废物进行处理、处置，是一个具有挑战性的技术难题，目前各先进国家都在进行相关技术研究。

针对中低水平放射性可燃废物的处理，目前主要有压实固化法以及焚烧灰的水泥固化法、沥青固化法、塑料固化法等。压实固化法是对焚烧后的废物添加一定化学物质后在密闭空间进行热压，其抗浸出性和减容比与水泥固化法相比较好，但仍不理想；水泥固化法的缺点是废物增容明显，胀气浸泡在水中后会发生溶胀从而导致固化体的龟裂和破坏，且抗浸出性较差；沥青固化法的缺点是热稳定性差，通风排气要求高，危险系数大，对设备腐蚀大；塑料固化法的缺点是工艺路线复杂，添加剂种类繁多，易爆，且成本较高。

放射性废物的玻璃固化是被现在人们普遍接受的满足安全处置的形式。玻璃是化学性质不活泼的物质，在高温状态有液体性质，能溶解很多氧化物，使得废物中的元素包容固定在玻璃网络结构中，将放射性废物进行焚烧，将放射性核素嵌入玻璃样的基质材料中，这样将能有效控制放射性核素的迁移，玻璃体的浸出率很低且适于最终处置，其性能远优于水泥固化体。以前，玻璃固化技术是一项复杂和昂贵的技术，通常仅用于高放废液和用其它技术难以处理的特殊废物。目前，随着技术的成熟和发展，其优良的固化体性能和腐蚀防护工艺的改进促使玻璃固化技术向中低放废物处理方向扩展（低中放射性废物、高放射性废物的分类参照GB 9133-1995 《放射性废物的分类》）。

我国最早由821厂引进玻璃固化技术处理高放废液，但采用等离子体焚烧结合玻璃固化技术处理中低放废物研究方面才刚刚起步。因此，找到一种适用于中低水平放射性可燃废物的玻璃基体组合物、玻璃固化体及其制备方法对于核工业领域来说是非常迫切的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够用于中低水平放射性可燃废物焚烧灰的玻璃基体组合物。

进一步地，本发明还提供一种玻璃固化体及其制备方法。

本发明人针对核设施产生的吸水纸、棉制品、塑料布、橡胶等中低水平放射性可燃废物的特殊理化性质，主要综合考虑各种中低水平放射性可燃废物焚烧后所留灰分的氧化物（重量份之和为100wt%）和作为示踪剂添加的Co、Sr、Cs氧化物（重量份之和为0.6wt%，该份是以焚烧后所留灰分的氧化物为100wt%计算），研究得到其各自的玻璃基体最佳配方，得到能够适用于中低水平放射性的吸水纸、棉制品、塑料布、橡胶的玻璃基体组合物，且由其制得的玻璃固化体的化学稳定性、机械稳定性及耐辐照性能均良好。

一种用于中低水平放射性棉制品焚烧灰的玻璃基体组合物，包括以下重量份的组分：

SiO₂：45-70重量份、B₂O₃：9-15重量份、Na₂O：10-18重量份、CaO：3-10重量份、Al₂O₃：3-6重量份、Li₂O：0-3重量份、TiO₂：0-3重量份。

其中，所述棉制品焚烧灰的玻璃基体组合物中，所述SiO₂的含量可以为50-65重量份，进一步优选55-65重量份。所述B₂O₃的含量可以为9-13重量份，进一步优选11-13 重量份。所述Na₂O的含量可以为10-15重量份，进一步优选12-15 重量份。所述CaO的含量可以为3-8重量份，进一步优选3-6重量份。所述Al₂O₃的含量可以优选4-6重量份。所述Li₂O的含量可以优选0-2 重量份。所述TiO₂的含量可以优选1-3 重量份 。

一种用于中低水平放射性吸水纸焚烧灰的玻璃基体组合物，包括以下重量份的组分：