[发明专利]一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份和导热增强填料0～5重量份混合组成；其制备方法是：取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂和导热增强填料；将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；将导热增强填料、导热砂加入到浆体中，搅拌，注模成型，于温度15～25℃、湿度＞90%的环境中养护1d后脱模，继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。本发明导热增强地聚合物放射性废物固化体力学性能高、耐高温性能好，核素浸出率低，适用于放射性废物的规模化处理处置。

技术领域

本发明属于放射性废物的固化处理，涉及一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法，本发明导热增强地聚合物放射性废物固化体适用于放射性废物的长期安全固化处置。

背景技术

核工业、核装置、核实施运行过程中产生体积较大的放射性废物，不经处理处置会产生严重的环境和生态灾难。放射性废物中包含有一定量的长寿命锕系元素和高释热裂变元素(⁹⁰Sr、¹³⁷Cs)，目前可行的处理处置方法是先进行核素分离，再根据分离后的废物放射性水平进行水泥、玻璃、人造岩石固化，最后将固化体进行地质处置。但分离后的废物中仍存在较多的放射性核素，残余的核素不断衰变，释热率仍可达到2kW/m³或以上。若固化体中放射性废物包容量过大，则固化体内部的核素衰变热更大，将对固化体结构和性能产生巨大影响，这就需要固化体具有较好的导热性能，以快速将内部的衰变热传导到外界，避免内部热应力累积和集中。尽管如此，当前使用最多的水泥、玻璃固化体自身导热系数过低，例如水泥固化体的导热系数约为0.80W/(m.K)、玻璃固化体的导热系数约0.76W/(m.K)，低的导热系数使得水泥、玻璃固化体内部热累积较多、热应力较大，将造成固化体局域结构发生变化，影响固化体整体性能。因此，本领域急需寻找一种高导热的放射性废物固化体及其制备方法，以解决现有技术中固化体长期处置过程中的安全稳定问题。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法；本发明解决了现有水泥、玻璃固化体导热系数低，内部容易累积核素衰变热，产生极大的热应力，并破坏固化体整体性能的问题；提供一种室温制备、工艺及设备简单、性能良好、能用于放射性废物的长期安全固化处置的导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法。

本发明的内容是：一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份、以及导热增强填料0～5重量份的组分原料混合组成；

所述地聚合物基材由Na₂O+K₂O 62～94重量份(Na₂O与K₂O可以是任意质量比例混合)、Al₂O₃ 102～204重量份和SiO₂ 120～600重量份的组分原料混合组成；

上述地聚合物基材的组成配方是以氧化物形态表示的500重量份的地聚合物基材为基准(即：组分Na₂O+K₂O与Al₂O₃和SiO₂重量份的总和为500重量份)。

本发明的内容中：所述导热增强填料(的用量)较好的为0.1～5重量份，即：所述导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份、以及导热增强填料0.1～5重量份的组分原料混合组成。