[发明专利]一种玻璃掺杂地聚合物固化放射性核素固化体的制备方法

说明书

本发明提供了一种玻璃掺杂地聚合物固化放射性核素固化体的制备方法，其包括以下步骤：(1)将氢氧化钠与目标核素溶于硅溶胶中，搅拌，配置碱激发剂；(2)将偏高岭土和磷酸盐玻璃与所述碱激发剂混合，获得混合物，在烘箱中固化得到地聚合物前驱体；(3)将所述地聚合物前驱体进行粉碎、研磨、过筛后得到粉末；(4)将所述粉末加入模具中模压成型，得到地聚合物固化体生坯；(5)将所述地聚合物固化体生坯进行烧结，得到地聚合物陶瓷固化体。采用本发明的制备方法固化放射性核废料，具有浸出率低，机械强度高、能耗低、环保无毒、工艺简单、易于工程应用等特点。

技术领域

本发明涉及核废料处理技术领域，特别是涉及一种玻璃掺杂地聚合物固化放射性核素固化体的制备方法。

背景技术

随着核能作为一种新型清洁能源被广泛应用，核废料固化处理技术成为当前的一个热门研究。传统的放射性核废料固化最常用的处理技术主要包括水泥固化和玻璃固化等，即将核废料掺入水泥或玻璃等基料中形成固化体后深埋。其中，水泥固化效果较差，长期热稳定性较差，浸出率高。玻璃在高温和潮湿条件下，玻璃相会溶蚀、析晶、浸出率高、包容量低，导致固化体深埋后长期固封效果差。

陶瓷固化是将核素和处于晶格位点的原子发生类质同晶置换，从而使核素固定在晶格位置不易脱落，具有较好的化学稳定性和地质稳定性。但是也存在以下缺点：制备陶瓷需要的温度高，对设备要求高，晶体对元素的选择性强且核素对陶瓷结构影响大，合成多相复合陶瓷工艺复杂。

地聚合物固化是一种新的固化方法，具有良好的固化性能、较强的抗渗能力以及较好的抗冲击性能，但其致密度相对较低，地聚合物中的孔隙影响了地聚合物的机械强度以及对放射性核素的固化效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃掺杂地聚合物固化放射性核素固化体的制备方法，以提高地聚合物的机械强度以及对放射性核素的固化效果。具体技术方案如下：

本发明提供了一种玻璃掺杂地聚合物固化放射性核素固化体的制备方法，其包括以下步骤：

将氢氧化钠与目标核素溶于硅溶胶中，搅拌，配置碱激发剂；

将偏高岭土和磷酸盐玻璃粉与所述碱激发剂混合，获得混合物，在烘箱中固化得到地聚合物前驱固化体；

将所述地聚合物前驱固化体进行粉碎、研磨、过筛后得到粉末；

将所述粉末加入模具中模压成型，得到地聚合物固化体生坯；

将所述地聚合物固化体生坯进行烧结，得到地聚合物陶瓷固化体。

在本发明的一些实施方案中，所述目标核素为放射性核素铯。

在本发明的一些实施方案中，所述氢氧化钠与所述目标核素的摩尔比为2:8～4:6。

在本发明的一些实施方案中，所述硅溶胶的溶质质量分数为20％～40％。

在本发明的一些实施方案中，所述磷酸盐玻璃粉为铁磷酸盐玻璃，各组分比例为：P₂O₅ 50mol％～70mol％、Fe₂O₃ 20mol％～30mol％、B₂O₃ 10mol％～20mol％、Na₂O 0mol％～5mol％、K₂O 0mol％～5mol％。

在本发明的一些实施方案中，基于所述偏高岭土和磷酸盐玻璃粉的总质量，所述磷酸盐玻璃粉的掺杂量为5wt％～20wt％。

在本发明的一些实施方案中，所述氢氧化钠与偏高岭土的质量比为0.05～0.2。

在本发明的一些实施方案中，所述烧结在空气环境下进行，烧结温度为800℃～1000℃，烧结时间为2h～4h。