[发明专利]一种放射性含硼废液的固化处理添加剂、固化配方及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及核设施用放射性含硼废液水泥固领域，具体涉及一种放射性含硼废液的固化处理添加剂、固化配方及工艺。

背景技术

反应堆在运行、换料及大修期间，会产生大量放射性含硼废液。其主要成分是硼酸及硼酸盐。这些带有放射性的含硼废液需进行固化处理，然后运输至处置场进行长期储存。以M310型号为例，一个核反应堆及配套设施每年产生放射性含硼废液2800吨，到2014年，我国每年有超过28000t的放射性含硼废液需要处理，而到2020年，这一数字将达到64400t，随着核电事业的迅猛发展，这一数字还将继续攀升，放射性含硼废液处理的压力与日俱增。

目前，我国使用的常规水泥固化技术，硼酸包容率仅为6.6%，固化后体积为固化前废液体积的2.26倍；国际上采用的改进型水泥固化技术、高减容水泥固化技术、造粉制粒灌浆固化技术的硼酸包容率为30%左右，固化后体积为固化前废液体积的0.25倍；代表世界最先进水平的高效率固化技术，硼酸包容率可达到47.8%，固化后体积为固化前废液体积的0.16倍。我国的常规水泥固化技术解决了过去无法处理放射性含硼废液的问题，但与世界先进水平相比，仍存在差距。

由于硼酸独特的物理化学性质，会阻碍水泥与水发生的水合反应，进而影响固化体的品质。目前国内采用向低浓度含硼废液中添加熟石灰的方法，将硼酸转化为硼酸钙沉淀，再作进一步的固化。固化体硼酸包容率低，结构疏松，易出现析晶问题。关于高浓度放射性含硼废液固化技术，国内无相关研究，世界范围内虽然有相关报道，但技术方案关键点并未透露。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放射性含硼废液的固化处理添加剂、固化配方及工艺，解决目前的固化技术存在的包容率低、结构疏松的问题，达到提高包容率、推动我国放射性含硼废液的固化处理水平的目的。

本发明的通过下述技术方案实现：

一种放射性含硼废液的固化处理添加剂配方，包括以下重量百分数的组分：硅酸盐水泥15wt%-25wt%、粉煤灰10wt%-20wt%、硅灰5wt%-10wt%、沸石5wt%-10wt%、偏铝酸钠3wt%-5wt%、硅酸钠3wt%-5wt%、碳纤维粉0.1-1wt %。

一种放射性含硼废液的固化处理添加剂配方，由以下重量百分数的组分构成：硅酸盐水泥15wt%-25wt%、粉煤灰10wt%-20wt%、硅灰5wt%-10wt%、沸石5wt%-10wt%、偏铝酸钠3wt%-5wt%、硅酸钠3wt%-5wt%、碳纤维粉0.1-1wt %。

本发明的目的是提供一种固化处理的添加剂，使用该种添加剂后，可以大大提高放射性含硼废液的固化处理包容率，该添加剂采用水泥为固化基础材料、利用粉煤灰降低水化热、利用沸石粉降低铯浸出并促进水化作用、利用硅灰降低锶和铯浸出、利用偏铝酸钠加快水泥硬化凝结、利用硅酸钠增加强度、利用碳纤维粉增加强度。

一种放射性含硼废液的固化处理配方，包括以下重量百分数的组分：硼浓度为110000mg/kg-200000mg/kg的聚合硼酸盐溶液55wt%-85wt%、硅酸盐水泥15wt%-25wt%、粉煤灰10wt%-20wt%、硅灰5wt%-10wt%、沸石5wt%-10wt%、偏铝酸钠3wt%-5wt%、硅酸钠3wt%-5wt%、碳纤维粉0.1-1wt %。

一种放射性含硼废液的固化处理配方，由以下重量百分数的组分构成：硼浓度为110000mg/kg-200000mg/kg的聚合硼酸盐溶液55wt%-85wt%、硅酸盐水泥15wt%-25wt%、粉煤灰10wt%-20wt%、硅灰5wt%-10wt%、沸石5wt%-10wt%、偏铝酸钠3wt%-5wt%、硅酸钠3wt%-5wt%、碳纤维粉0.1-1wt %。

本发明的第二个目的是提供一种放射性含硼废液的固化处理配方，通过将硼浓度为110000mg/kg-200000mg/kg的聚合硼酸盐溶液与固化处理的添加剂按照比例进行混合，利用搅拌机以500r/min的速度搅拌10min，并将搅拌好的水泥浆料进行装罐，在室温下保存，就可以完成固化工作，其中采用水泥为固化基础材料、利用粉煤灰降低水化热、利用沸石粉降低铯浸出并促进水化作用、利用硅灰降低锶和铯浸出、利用偏铝酸钠加快水泥硬化凝结、利用硅酸钠增加强度、利用碳纤维粉增加强度。

一种放射性含硼废液的固化处理工艺，包括以下步骤：

（a）将硼浓度为2100mg/kg及以下的放射性含硼废液转变为硼浓度为110000mg/kg-200000mg/kg的聚合硼酸盐溶液；