專利名稱:一種固化含鍶核廢物的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域,特別用于富含鍶核素放射性廢物的有效處理。
技術(shù)方案本發(fā)明采用CrO3作為氧化劑,目的是取得更高的絕熱溫度,進(jìn)一步提高核廢物的包容量;并使所得固化體的密度更高,孔隙度更小,進(jìn)而可減小固化體包容核素的浸出率,取得更好的固化效果。
本發(fā)明涉及一種固化含鍶核廢物的工藝方法,以CrO3為氧化劑,其特征在于反應(yīng)混合物組成為(1)反應(yīng)基料SHS反應(yīng)所用的反應(yīng)物為+325~-100目的CrO3、Ti、CaO和TiO2的混合粉末,其重量百分比為28-37%∶20-25%∶32-37%∶11-16%;(2)核廢物富含鍶核素的放射性廢物,其中SrO在混合物中的重量百分含量控制在10-35%之間;工藝步驟為將反應(yīng)混和粉,裝入模具內(nèi),采用普通壓制或冷等靜壓等壓制方法加壓98~294Mpa,制成壓坯3,而后取出壓坯3,把點(diǎn)火裝置4中點(diǎn)火所結(jié)導(dǎo)線從鋼桶6底部伸入桶內(nèi)與鎢絲相連,再將粒度介于-20~-60目的沙子5鋪滿鋼桶底部,把壓坯3放入鋼桶中,使之與鎢絲充分相接觸,放正后用沙子填實(shí)鋼桶,并用壓蓋2封閉,放入上沖頭1,加壓0~294Mpa。通電使鎢絲的溫度達(dá)到2000K,即可引燃反應(yīng)物,桶內(nèi)燃燒反應(yīng)開始進(jìn)行,反應(yīng)絕熱溫度達(dá)到1800K~3000K,繼續(xù)加壓至反應(yīng)結(jié)束,待容器冷卻后,卸壓并將壓蓋焊實(shí)于桶內(nèi),最后再將鋼桶深埋。
本發(fā)明反應(yīng)方程為。利用反應(yīng)自身放熱,而使反應(yīng)自動(dòng)延續(xù)下去,并在瞬間產(chǎn)生的高溫下,熔化SrO,將Sr2+包容進(jìn)合成產(chǎn)物的晶格內(nèi),與鈣鈦礦形成均勻的固溶體,進(jìn)而達(dá)到固化、隔離放射性廢物的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)可獲得更高的反應(yīng)溫度,使整個(gè)反應(yīng)得以在液態(tài)下進(jìn)行并使反應(yīng)可在瞬間完成,更有助于獲得密度更高、成分更均勻的自蔓延陶瓷固化體。
(2)合成的自蔓延陶瓷固化體各主要性能較玻璃固化體優(yōu)越,與人造巖石固化體相比在主要物理化學(xué)性能方面有很大的相似性。
(3)自蔓延高溫合成較人造巖石在生產(chǎn)工藝過(guò)程中具有很大的優(yōu)勢(shì)。在工藝制備上人造巖石采用煅燒和燒結(jié)密實(shí)兩段進(jìn)行,而自蔓延高溫合成可在處置容器中反應(yīng)、燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行,降低工藝復(fù)雜性,可而也大大減少了二次廢物的形成。
(4)對(duì)SrO的包容量可達(dá)到35wt.%。
(1)反應(yīng)基料SHS反應(yīng)所用的反應(yīng)物為-200目的CrO3、Ti、CaO和TiO2的混合粉末,其重量百分比為30.86%∶22.18%∶34.63%∶12.34%;(2)核廢物富含鍶核素的放射性廢物,其中SrO在混合物中的重量百分含量控制在10-35%之間。
將反應(yīng)混合物核廢物制成壓坯,裝入備好的鋼桶中,用壓蓋封閉,加壓后啟動(dòng)點(diǎn)火,桶內(nèi)燃燒反應(yīng)開始進(jìn)行,繼續(xù)加壓至反應(yīng)結(jié)束,待容器冷卻后,卸壓并將壓蓋焊實(shí)于桶內(nèi),最后再將鋼桶深埋。工藝流程如圖2所示。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種固化含鍶核廢物的工藝方法,以CrO3為氧化劑,其特征在于反應(yīng)混合物組成為(1)反應(yīng)基料SHS反應(yīng)所用的反應(yīng)物為+325~-100目的CrO3、Ti、CaO和TiO2的混合粉末,其重量百分比為28-37%20-25%32-37%11-16%;(2)核廢物富含鍶核素的放射性廢物,其中SrO在混合物中的重量百分含量控制在10-35%之間;工藝步驟為將反應(yīng)混和粉,裝入模具內(nèi),采用普通壓制或冷等靜壓等壓制方法加壓98~294Mpa,制成壓坯3,而后取出壓坯3,把點(diǎn)火裝置4中點(diǎn)火所結(jié)導(dǎo)線從鋼桶6底部伸入桶內(nèi)與鎢絲相連,再將粒度介于-20~-60目的沙子5鋪滿鋼桶底部,把壓坯3放入鋼桶中,使之與鎢絲充分相接觸,放正后用沙子填實(shí)鋼桶,并用壓蓋2封閉,放入上沖頭1,加壓0~294Mpa。通電使鎢絲的溫度達(dá)到2000K,即可引燃反應(yīng)物,桶內(nèi)燃燒反應(yīng)開始進(jìn)行,反應(yīng)絕熱溫度達(dá)到1800K~3000K,繼續(xù)加壓至反應(yīng)結(jié)束,待容器冷卻后,卸壓并將壓蓋焊實(shí)于桶內(nèi),最后再將鋼桶深埋。
專利摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域,特別用于富含鍶核素放射性廢物的有效處理。其特征在于用+325~-100目的CrO
文檔編號(hào)G21F9/34GKCN1387197SQ02123797
公開日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2002年6月28日
發(fā)明者郭志猛, 路新, 林濤, 殷聲, 賈成廠 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan