[发明专利]高效去除钚239的纳米粘土材料及其制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，具体为高效去除钚239的纳米粘土材料及其制备方法，将CeCl₃·7H₂O水溶液和Al₂(OH)₅Cl·2H₂O混合得到白色糊剂，白色糊剂加热得到反应液1；反应液1稀释后加入粘土悬浮液中，静置得到反应液2；反应液2连续搅拌；再分离出的固体洗涤、干燥得到粉末；粉末煅烧得到纳米粘土材料。本发明提供的高效去除钚239的纳米粘土材料及其制备方法，制备出针对钚239具有强吸附能力、高稳定性、高安全性、高环境兼容性以及低制备成本的吸附材料。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体为高效去除钚239的纳米粘土材料及其制备方法。

背景技术

随着传统能源资源(煤炭、石油等)濒临枯竭，核能已逐渐成为人类选择的重要能源。我国根据国民经济发展对能源的紧迫需求，已将核能开发战略由“适度发展”调整为“积极发展”。截至2014年底，我国大陆在运核电机组22台，总装机容量2029万千瓦，按1个百万千瓦的反应堆每年产生25吨乏燃料计算，每年将产生约500吨乏燃料，且我国当前在建的核电机组达28台，预计到2020年，我国核电装机容量将达到7000万-1亿千瓦，而相应乏燃料的产出量也将与日剧增；与此同时，我国核工业发展中一些早期建设的核设施也陆续达到了设计寿期，相继进入核退役节点，这也是放射性废物另一个重要来源。针对如此庞大的核废料，如何对其进行安全、妥善、长期的管理和处置是一项至关重要的战略性议题。

高放废物的主要特点是放射性持续时间长、核素毒性大和发热性强等。高放废液的放射性比活度达3.7×109Bq/L。237Np、239Pu等半衰期均超过10万年。这些放射性核素一旦进入生物圈，危害极大，且不能用普通的物理、化学或生物方法使其降解或消除，只能靠自身的放射性衰变慢慢减轻其危害，该衰变过程需要数千年、上万年甚至更长的时间。因此，必须对高放废物进行充分、彻底、可靠的永久隔离。国际上对核废物普遍采取地质处置方法，尤其针对高放废物采用“深层地质处置”方法。处置过程中同时采用人工屏障和地质屏障双重保护的方法，以确保安全。在现实情况中，核废物中的放射性核素可能会越过屏障，向近场(废物体本身和围绕废物周围的工程构件)、远场(废物处置的围岩及周围地质单元)迁移，对所在环境造成不可逆的破坏性影响。如果不能提供有力的科学依据与方法以确保核素被有效地隔离在生物圈之外，公众将始终认为核废物处置是一项难以解决的问题，可持续性的长期核能工业发展亦将举步维艰。因此，制备出针对放射性核素的天然、低成本、高性能吸附封堵材料，查明放射性核素在地质介质环境中迁移扩散的分子本源，从源头上有效的阻滞封堵放射性核素在环境中的迁移扩散，以保证公众和环境的长期安全与清洁显得尤为重要。

²³⁹Pu(钚的同位素之一)作为高放废物中的一种关键核素，主要产生于核反应堆运行、核武器试验以及核设施的退役等活动过程当中，是一种高度敏感和重要的非天然核素。具有比活度高、释热率大、核素半衰期长、生物毒性大等特点。²³⁹Pu本身有着独特的氧化还原特性，在同一体系中以多种价态共存。以不同价态存在的²³⁹Pu核素具有不同的物理、化学性质，其地球化学、热力学、物理化学和动力学性质也将有较大差异。正因为²³⁹Pu的特殊性和复杂性，自1995年以来，针对²³⁹Pu物化行为研究的相关文献数量不到核素研究文献总量的2％。因此，制备针对²³⁹Pu的超吸附封堵材料显得十分必要和重要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高效去除钚239的纳米粘土材料及其制备方法，具体的技术方案为：

高效去除钚239的纳米粘土材料，由以下制备方法所得：