[发明专利]含金属铝放射性固体废料的处理方法

说明书

本发明涉及用无机固化材料处理含金属铝放射性废料的方法。

在与放射性物质有关的机构，如核电站、涉及原子能的实验机构、核燃料的处理机构，核燃料的回收装置和使用原子能为动力的船舶，产生大量放射性固体废料。处理放射性固体废料中的不燃性放射性固体废料的方法，已知有用水泥固化放射性固体废料的方法、压缩放射性固体废料的方法、高温融化放射性固体废料并将熔融废料固化的方法等。

大多数不燃性放射性固体废料含金属铝。例如，称作“HEPA”、用于诸如核电站的建筑物内空气纯化的高效空气微粒过滤器包括一个玻璃纤维滤器和一个铝隔离物。

在加热熔融含铝放射性固体废料的处理方法中，铝被氧化，在片状或块状放射性固体废料的表面形成Al₂O₃层。这是一层保护层，片状或块状放射性固体废料借此不被熔融而保持原状。

在用水凝水泥如波特兰水泥固化含铝放射性固体废料的处理方法中，当固体废料与水泥混合时，水泥中的氢氧化钙与铝反应产生氢气泡，在氢气的生成完成前水泥开始固化。因此，不能得到致密的水泥固体，所得的水泥固体机械强度低、防止放射性核素渗出的性能不佳。

关于通过固化处理含金属铝放射性废物，此方法在例如日本专利公开公报No.32000/1986和NO.28700/1992中提出，系将铝预先与碱性物质或过氧化氢反应产生氢气，由此用水泥固化。然而，在迄今所用的波特兰水泥的使用上，如果碱的浓度过高，在混合过程中发生快速凝固反应。结果，固化操作不能进行，或者如果可能的话，则不能得到具有好的固体性能(如抗压强度)的任何水泥固体。

还有人提出，加入硝酸锂以抑制放射性固体废料中的铝与水泥反应所引起的腐蚀。然而，腐蚀抑制剂具有的抑制效应是否持续几百年尚未阐明。

在如上所述的这种情况下，本发明者认真研究了含铝放射性固体废料的处理方法，结果发现，通过将铝预先与碱性物质反应产生氢气，然后将含助水硬材料作为主要成分的固化材料加到反应液中使液体固化，从而可有效地进行放射性固体废料的处理。本发明者还发现，这样得到的固体具有极好的机械强度和预防放射性核素渗出性能。在此发现的基础上，完成了本发明。

本发明的目的是提供处理含铝放射性固体废料的方法，用此方法可容易地进行高充填状态(高浓度)含铝放射性固体废料的固化，并可得到具有极好的机械强度和预防放射性核素渗出性能的固体。

本发明的处理含金属铝放射性固体废料的方法包括以下步骤：将含金属铝放射性固体废料与碱溶液反应产生氢气，然后将所得的反应液与含助水硬材料作为主要成分的固化材料混合来固化液体。

碱溶液中的碱是选自以下物质的至少一种碱：碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属碳酸盐和碱金属硅酸盐。碱与金属铝的摩尔比以不低于5/10(碱/铝)为宜。

当含金属铝放射性固体废料是燃烧炉灰时，使用本发明的含金属铝放射性固体废料处理方法特别有用。

当含金属铝放射性固体废料是净化废气用的含玻璃纤维细颗粒滤器时，较好的是当滤器中所含的金属铝与碱溶液反应时滤器中所含的玻璃纤维也溶于碱溶液。

当含金属铝放射性固体废料是混杂的固体废料时，较好的是混杂的固体废料中所含的金属铝与碱溶液反应，然后除去不溶性固体废料，在所得的反应液中加入潜在水压材料作为主要成分以固化液体。

当含金属铝放射性固体废料是混杂的固体废料时，可将混杂的固体废料中的金属铝与碱反应，然后除去不溶性混杂固体，再将所得的反应液进行固液分离，得到作为固体物质的沉淀，将含助水硬材料作为主要或分的固化材料加到此固体物质中以固化此固体物质。

除了助水硬材料外，如果需要，固化材料可进一步包含超细粉状物质和针状无机物质。

作为助水硬材料，可采用选自高炉炉渣、转炉炉渣和燃烧炉飘尘的至少一种物质。

作为超细粉状物质，可采用选自硅石烟尘、硅石石粉、氧化铝粉和超细无水硅石的至少一种粉状物质。

作为针状无机物质，可采用选自硅灰石、海泡石、石棉、碳纤维和氧化铝纤维的至少一种物质。

本发明的处理含金属铝放射性固体废料的方法详述如下。

在本发明的处理含金属铝放射性固体废料的方法中，将含金属铝放射性固体废料与碱溶液反应产生氢气，然后将所得的反应液与含助水硬材料作为主要成分的固化材料混合来固化液体。在此方法中，可将固化材料加到反应液中，或相反，将反应液加到固化材料中。