[发明专利]一种硅酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性废物处理技术领域，具体涉及一种硅酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法。

背景技术

在压水堆核电站运行的过程中一回路需要添加硼酸来控制反应速率，而且当换料或检修时也会向堆芯加入大量硼酸溶液来保证安全性。当不再需要时用去离子水将硼溶液充排出去，而产生了放射性含硼废液。这些含硼废液在固化之前常常先经浓缩，以减小固化体体积。一座百万千瓦级的压水堆核电站，每年约排放132m³含硼0.7％的含硼废液或23m³含硼4％的蒸残液。如何高效、安全地处理处置这些放射性废液是核电站放射性三废处理处置的一大核心问题。

水泥固化因其固化体性能稳定、设备简单、易于操作、成本较低的优势，被广泛应用于核电站中、低放废物的固化。但硼酸对于水泥是一种缓凝剂，大量硼酸的存在会导致水泥固化的凝结时间过长，而影响固化体的强度与废物的包容量。长期以来秦山核电站使用法国的水泥固化配方，其固化体强度低，蒸残液包容量小。

目前秦山二核和大亚湾核电站采用常规水泥固体工艺处理含硼40g/L的浓缩液，配方组分包括水泥、砂和石灰，其包容量约为40％。而其它改进的水泥固化工艺多是将浓缩液中加入石灰，得到硼酸钙沉淀后，或是固液分离再浓缩上清液，再进行固化操作，或是将废液蒸干，采用制粉造粒灌浆工艺。这些工艺操作步骤复杂，成本高。

在水泥固化配方中使用添加剂可以调节凝结时间、改善固化体的性能。沸石能够提高水泥固化体抗核素浸出的能力，尤其是提高抗¹³⁷Cs的浸出能力。减水剂可显著分散水泥颗粒，影响水泥的水化速率，从而影响水化温度和水化温峰值，同时在不减少单位用水量的情况下，提高流动性，进而提高固化体的强度。杜拉纤维可以显著改善固化体的抗折强度和抗冲击性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法，提高固化体的包容量和抗压强度。

一种硅酸盐水泥固化放射性含硼蒸残液的方法，其特征在于，将硅酸盐水泥、沸石、石灰、减水剂、杜拉纤维混合均匀，与放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％。

所述放射性含硼蒸残液、硅酸盐水泥、沸石、石灰、减水剂与杜拉纤维的用量比例为：(0.4～0.5)L∶1000g∶(20～70)g∶(90～110)g∶(3～30)g∶(1～4)g。

本发明的有益效果：本发明的方法固化放射性含硼蒸残液，提高了固化体的废物包容量和抗压强度，固化体的抗压强度和核素浸出率满足国家标准。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

将1000g硅酸盐水泥、50g沸石、110g石灰、3g减水剂、2g杜拉纤维混合均匀，与0.45L放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％，制成固化体。计算固化体的总体积并以此计算固化体中废物包容量，得到数值为63％。

实施例2

将1000g硅酸盐水泥、50g沸石、110g石灰、3g减水剂、2g杜拉纤维混合均匀，与0.45L放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％，制成固化体。将固化体上下表面用砂纸适当打磨，保持上下表面平行，然后在压力试验机上测定其无侧限抗压强度。测得28d抗压强度为37.3MPa。

实施例3

将1000g硅酸盐水泥、45g沸石、110g石灰、10g减水剂、3g杜拉纤维混合均匀，与0.48L放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％，制成固化体。固化体的废物包容量和28d抗压强度数值分别为63％和35.2MPa。

实施例4

将1000g硅酸盐水泥、50g沸石、110g石灰、20g减水剂、1.5g杜拉纤维混合均匀，与0.5L放射性含硼蒸残液在搅拌锅内搅拌3min，移至Φ50mm×50mm的模具内，养护28d，养护温度为25±5℃，相对湿度≥90％，制成固化体。固化体的废物包容量和28d抗压强度数值分别为65％和32.3MPa。