[发明专利]一种通过玻璃陶瓷固化含氯和/或氟放射性废物的方法以及由此得到的玻璃陶瓷固化体

说明书

本发明涉及一种通过玻璃陶瓷固化含氯和/或氟放射性废物的方法，其包括：根据放射性废物中的氯和/或氟与Ca₃(PO₄)₂中的P比例添加放射性废物，P_(mol):F(Cl)_(mol)＝3‑5，混合均匀后烘干排气，所得物料研磨成粉末；将粉末导入石墨模具中；将石墨模具置于烧结炉内；对烧结炉抽真空，设置加压压力为0.3t‑1.5t，设置加热程序为50‑100℃/min加热至350‑550℃，进行放电等离子烧结1‑3mins；使用脱模机将玻璃陶瓷固化体从石墨模具中取出。本发明还提供一种根据上述的方法得到的玻璃陶瓷固化体。根据本发明的方法，一步法将物料转化为固化体形态，简化了制备流程，工艺简单，时间短。

技术领域

本发明涉及放射性废物固化处理与环保领域，更具体地涉及一种通过玻璃陶瓷固化含氯和/或氟放射性废物的方法以及由此得到的玻璃陶瓷固化体。

背景技术

干法后处理是一种适用于先进核燃料循环技术的乏燃料后处理技术，是核能可持续发展的关键技术之一。其主要高放废物是电解还原和电解精炼过程中产生的含卤素化合物固体废盐，简称“熔盐废物”。熔盐废物是含卤素(Cl、F)化合物的固态盐，并夹带少量锕系元素和未分离的裂变产物(FP)，具有强放射性、腐蚀性、化学稳定性差、易潮解、熔点低等特点，高放射性还可能会引起废盐发生辐解生成含卤素气体，部分废物可能含有毒成分(如氟化铍)，是一个具有强放射性-化学腐蚀性-化学毒性的复杂体系，难以处理处置。因此，针对乏燃料干法后处理产生的高放熔盐废物处理技术的研究对乏燃料后处理和核燃料循环技术的发展具有重要意义。国际上针对熔盐废物的处理已开展了广泛研究，以美国、法国、澳大利亚等国家的研究人员针对含卤素化合废物的高放废物和干法后处理的熔盐废物固化处理进行了研究。相比于传统的玻璃固化需要将废物熔融、使工艺复杂且需要考虑熔融态氟化物和易挥发核素的释放及尾气处理问题(Molten Salt Panel of the Committee onRemediation of Buried and Tank Wastes NRC,Evaluation of the U.S.Department ofEnergy's Alternatives for the Removal and Disposition of Molten Salt ReactorExperiment Fluoride Salts.Technical Report 1997；Siemer D.D.Improving theintegral fast reactor`s proposed salt waste management system.Nucl.Technol.,2011,178:341-352；Siemer D.D.Molten Salt Breeder Reactor WasteManagement.Nucl.Technol.,2012,185:100-108；Donze S.,Montagne L.,PalavitG.Thermal conversion of heavy metal chlorides(PbCl₂,CdCl₂)and alkalinechlorides(NaCl,KCl)into phosphate glasses.Chemistry of materials,2000,12(7):1921-1925；Lavrinovich Y.G.,Kormilitsyn M.,Konovalov V.,et al.Vitrification ofchloride wastes in the pyroelectrochemical method of reprocessing irradiatednuclear fuel.At.Energ,2003,95(5):781-785；Mesko M.,Day D.,BunkerB.Immobilization of CsCl and SrF₂ in iron phosphate glass.Waste Manage.,2000,20(4):271-278；Yaping Sun,Xiaobin Xia,Yanbo Qiao,et al.Properties ofPhosphate-glass Waste forms Containing Fluorides from Molten SaltReactor.Nuclear Science and Techniques,2016,27(3):96-102；Yaping Sun,XiaobinXia,Yanbo Qiao,et al.Immobilization of Simulated Radioactive Fluoride Wastein Phosphate Glass.Science China Materials,2016,59(4):279-286；Xueyang Liu,Yanbo Qiao,Zhenghua Qian,et al.Research on chemical durability of ironphosphate glass wasteforms vitrifying SrF₂ and CeF₃.Journal of NuclearMaterials 508(2018)286-291)，玻璃陶瓷固化更适于处理高放熔盐废物。