CN102520135B - 一种评价榍石固化体化学稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，其特征是包括下列步骤：制备模拟锕系核素榍石固化体；制备浸泡用榍石固化体粉末样品；以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器；去离子水为浸泡液且pH值为3～11；采用粉末试验法进行浸出试验，浸泡后分析浸泡液中各离子的浓度，计算各离子的归一化浸出率，分析模拟锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化，评价模拟榍石固化体在“热-水-力-化学”耦合作用下的化学稳定性。采用本发明，模拟深地质处置环境，研究高放废物固化体在深地质处置环境下多因素耦合作用的化学稳定性；本发明简单易行，容易操作、控制，为评价榍石固化体在深地质处置条件下的长期安全性奠定基础。

Description

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法

技术领域

本发明属于高放射性废物（简称高放废物）的处理与处置，涉及一种评价榍石固化体化学稳定性的方法。特别适用于深地质处置环境下，高放废物固化体在高温、水流、压力、化学等多因素耦合作用下的化学稳定性评价。

背景技术

随着人类社会的日益发展，传统能源煤炭、石油的日益枯竭，人类不得不寻找安全、有效的能源，在这种情况下，核科学与核技术得到了大力的发展和推广，许多国家都建造了核电站，目前，核电与水电、火电一起成为世界能源的三大支柱。1986年前苏联切尔诺贝利核事故、1979年美国三里岛核事故、2011年日本福岛核事故等灾难性核安全事件造成了人们对核辐射的恐慌，引起了世界各国对安全利用核能的高度重视。随着核技术广泛应用，产生了大量的高放废物，对人类的生存环境造成极大的危害，如何安全处置的高放废物，已成为制约核技术可持续发展的瓶颈。现有技术中，对高放废物的处置主要是将核废料进行玻璃固化或陶瓷固化，然后将玻璃固化体或陶瓷固化体进行深地质处置库。高放废物固化体的深地层处置期限设计在万年以上，已有研究表明，包容30%（质量百分数）高放废物的固化体在储存期的最初数百年中产生的β衰变可使地下处置库的温度升高达数百度。在深地质处置环境中，高放废物固化体会受到温度场、渗流场、应力场和化学场的耦合作用，其固化体的化学稳定性受到严峻的挑战，因此，研究高放废物固化体在“温度–水流–应力–化学”(Thermodynamics-Hydrodynamics- Mechanics-Chemistry, 简称THMC)耦合作用下的化学稳定性，对评价高放废物固化体固化体在深地层处置条件下的长期安全性具有重要意义。

榍石（CaTiSiO₅）是最地球上最稳定的矿相之一，具有优良的化学稳定性、机械稳定性、热稳定性、抗辐照性能，能够很好的满足高放废物对固化基材的要求。榍石对锕系元素、镧系元素具有很好的包容能力，可以将U、Pu、Sr等核素作为晶体的一部分固定在其晶格中，得到的人造岩石固化体具有很好长期安全性，因此，榍石是固化高放废物理想的固化介质材料之一。国内外研究了榍石固化体在低于100℃、大气环境中的化学稳定性，对榍石的制备工艺、对锕系核素的固容量等进行了广泛的研究。但是，针对模拟深地层处置环境（温度100-200℃，压力0.101MPa以上）下榍石固化体在THMC耦合作用下化学稳定性，国内外尚未见报道；对于榍石固化体在深地质处置环境下的稳定性尤其是化学稳定性，目前还缺乏实验依据和较好的评价方法。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种评价榍石固化体化学稳定性的方法。从而提供一种模拟高放废物固化体的深地质处置环境，研究榍石固化体在“热-水-力-化学”多种因素耦合作用下榍石固化体的化学稳定性，评价榍石固化体在深地质处置环境中的长期安全性的方法。

本发明的内容是：一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，其特征是包括下列步骤：

a、制备模拟三价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Nd₂O₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Nd _y Ti_1-y Al _y SiO₅取各原料进行配料，其中：0＜y≤0.2；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶(1.5～3.0)∶(1.0～1.5) 的质量比例，混合于行星磨中球磨2～5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30～60分钟，制得模拟三价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟三价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟三价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配制浸泡液：取去离子水，用草酸或氨水调节去离子水pH值为3～11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用TCT（由美国的Jantzen等人制定在1991年10月30日发布的“放射性玻璃固化体耐久性标准试验方法：产品耐久性试验（PTC）版本5.0”，即PCT法）粉末试验法进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度20～200℃、浸泡液pH值为3～11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟三价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟三价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟三价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

本发明的内容中：步骤c所述清洗浸泡容器较好的是替换为：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡1～2小时，再在浓度为0. 2～0.3mol/L氢氟酸水溶液中浸泡1～2小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50～70℃、浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡4～6小时，在60～80℃的去离子水中浸泡30～60分钟，在80～90℃的去离子水中浸泡8～10小时以上，用去离子水煮沸30～60分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用。

本发明的内容中：步骤d中所述草酸可以替换为醋酸、草酸、盐酸、硫酸中的任一种。

本发明的另一内容是：一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，其特征是包括下列步骤：

a、制备模拟四价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Ce₂(C₂O₄)₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Ce _y Ti_1-2y Al_2y SiO₅取各原料进行配料，其中：0＜y≤0.15；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶(1.5～3.0)∶(1.0～1.5) 的质量比例，混合于行星磨中球磨2～5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30～60分钟，制得模拟四价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟四价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟四价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配制浸泡液：取去离子水，用草酸或氨水调节去离子水pH值为3～11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用TCT（由美国的Jantzen等人制定在1991年10月30日发布的“放射性玻璃固化体耐久性标准试验方法：产品耐久性试验（PTC）版本5.0”，即PCT法）粉末试验法进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为3～11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟四价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟四价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟四价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

本发明的另一内容中：步骤c所述清洗浸泡容器较好的是替换为：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡1～2小时，再在浓度为0. 2～0.3mol/L氢氟酸水溶液中浸泡1～2小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50～70℃、浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡4～6小时，在60～80℃的去离子水中浸泡30～60分钟，在80～90℃的去离子水中浸泡8～10小时以上，用去离子水煮沸30～60分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用。

本发明的另一内容中：步骤d中所述草酸可以替换为醋酸、草酸、盐酸、硫酸中的任一种。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

（1）本发明针对高放废物固化体的深地质处置，采用水热反应釜（外壳为不锈钢，内胆为聚四氟乙烯）为浸泡容器，浸泡液为去离子水，采用醋酸、草酸、氨水、盐酸、硫酸等酸碱来调节浸泡液的pH值和浸出介质；浸出的温度可以通过控制烘箱温度来实现，在密封的水热反应釜中，浸出液温度的升降伴随着浸出液压力（压强）的同步升降，比较好地模拟了深地质处置环境，研究榍石固化体在“热-水-力-化学” (简称THMC)耦合作用下的浸出性能，实现榍石固化体在不同温度、不同应力、不同酸碱介质的水溶液中的化学稳定性评价；

（2）采用本发明，使用水热反应釜和烘箱模拟深地质处置环境的温度场和应力场，设备简单，价格低廉，操作简单易行；用去离子水、醋酸、草酸、氨水、盐酸、硫酸等来模拟深地质处置环境的渗流场和化学场，成本低，较好地模拟深地质处置环境的渗流场和化学场；

（3）采用本发明，模拟深地质处置环境，研究高放废物固化体在深地质处置环境下多因素耦合作用的化学稳定性；采用本发明方法评价榍石固化体的化学稳定性，成本低，操作简单、容易控制，为评价榍石固化体在深地质处置条件下的化学稳定性提供了良好的技术手段。

具体实施方式

下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

以CaCO₃ 、Nd₂O₃、TiO₂、SiO₂为原料，按配方Ca_0.86Nd_0.14Ti_0.86Al_0.14SiO₅配料，行星磨球磨、烘干，在1230℃煅烧30分钟，获得模拟三价锕系核素榍石固化体。采用PCT法进行浸泡实验，水热反应釜为浸泡容器，使用烘箱作为加热设备，浸泡液为去离子水，用草酸来调节pH值，使浸泡液的 pH 值为5，浸泡温度为150℃，压力0.476MPa，浸泡龄期为1d、3d、7d、14d、21d、28d、42d，借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等手段，分析了浸出液中Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浓度及榍石固化体浸泡前后的物相变化情况，结果表明，掺钕榍石固化体在150℃、0.476MPa 、pH 值为5 的草酸水溶液中具有良好的化学稳定性，28天Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的归一化浸出率（每天每平方米固化体表面积浸出离子的质量）分别为1.93×10^-3 g/(m²·d)、2.03×10^-2 g/(m²·d)、1.98×10^-4 g/(m²·d)、1.03×10^-5 g/(m²·d)、2.09×10^-6g/(m²·d)。

实施例2：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

以CaCO₃ 、Nd₂O₃、TiO₂、SiO₂为原料，按配方Ca_0.86Nd_0.14Ti_0.86Al_0.14SiO₅配料，行星磨球磨、烘干，在1230℃煅烧30分钟，获得模拟三价锕系核素榍石固化体。采用PCT法进行浸泡实验，水热反应釜为浸泡容器，使用烘箱作为加热设备，浸泡液为去离子水，用氨水来调节pH值，使浸泡液的 pH 值为9，浸泡温度为150℃，压力0.476MPa，浸泡龄期为1d、3d、7d、14d、21d、28d、42d，借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等手段，分析了浸出液中Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浓度及榍石固化体浸泡前后的物相变化情况，结果表明，掺钕榍石固化体在150℃、0.476MPa 、pH 值为9的氨水溶液中具有良好的化学稳定性，28天Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的归一化浸出率分别为1.29×10^-3 g/(m²·d)、2.12×10^-2 g/(m²·d)、1.44×10^-4 g/(m²·d)、4.8×10^-6 g/(m²·d)、1.59×10^-6g/(m²·d)。

实施例3：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

以CaCO₃ 、Nd₂O₃、TiO₂、SiO₂为原料，按配方Ca_0.86Nd_0.14Ti_0.86Al_0.14SiO₅配料，行星磨球磨、烘干，在1230℃煅烧30分钟，获得模拟三价锕系核素榍石固化体。采用PCT法进行浸泡实验，水热反应釜为浸泡容器，使用烘箱作为加热设备，浸泡液为去离子水，pH 值为7，浸泡温度为200℃，压力1.554MPa，浸泡龄期为1d、3d、7d、14d、21d、28d、42d，借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等手段，分析了浸出液中Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浓度及榍石固化体浸泡前后的物相变化情况，结果表明，掺钕榍石固化体在200℃、1.554MPa 、pH 值为7 的水溶液中具有良好的化学稳定性，28天Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的归一化浸出率分别为9.90×10^-2g/(m²·d)、1.67×10^-2 g/(m²·d)、7.50×10^-5 g/(m²·d)、1.34×10^-5 g/(m²·d)、2.79×10^-6g/(m²·d)。

实施例4：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

以CaCO₃ 、Ce₂(C₂O₄)₃、TiO₂、SiO₂为原料，按配方Ca_0.90Ce_0.10Ti_0.80Al_0.20SiO₅配料，行星磨球磨、烘干，在1230℃煅烧30分钟，获得模拟四价锕系核素榍石固化体。采用PCT法进行浸泡实验，水热反应釜为浸泡容器，使用烘箱作为加热设备，浸泡液为去离子水，pH 值为7，浸泡温度为150℃，压力0.476MPa，浸泡龄期为1d、3d、7d、14d、21d、28d、42d，借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等手段，分析了浸出液中Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浓度及榍石固化体浸泡前后的物相变化情况，结果表明，掺铈榍石固化体在150℃、0.476MPa 、pH 值为7 的水溶液中具有良好的化学稳定性，28天Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的归一化浸出率分别为5.12×10^-3 g/(m²·d)、1.23×10^-2 g/(m²·d)、8.51×10^-4 g/(m²·d)、5.20×10^-6 g/(m²·d)、4.40×10^-6g /(m²·d)。

实施例5：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

以CaCO₃ 、Ce₂(C₂O₄)₃、TiO₂、SiO₂为原料，按配方Ca_0.90Ce_0.10Ti_0.80Al_0.20SiO₅配料，行星磨球磨、烘干，在1230℃煅烧30分钟，获得模拟四价锕系核素榍石固化体。采用PCT法进行浸泡实验，水热反应釜为浸泡容器，使用烘箱作为加热设备，浸泡液为去离子水，pH 值为7，浸泡温度为200℃，压力1.554MPa，浸泡龄期为1d、3d、7d、14d、21d、28d、42d，借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等手段，分析了浸出液中Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浓度及榍石固化体浸泡前后的物相变化情况，结果表明，掺铈榍石固化体在200℃、1.554MPa 、pH 值为7 的水溶液中具有良好的化学稳定性，28天Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的归一化浸出率分别为2.56×10^-3 g /(m²·d)、3.28×10^-3 g /(m²·d)、9.79×10^-4 g /(m²·d)、1.20×10^-5 g /(m²·d)、4.70×10^-6g /(m²·d)。

实施例6：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟三价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Nd₂O₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Nd _y Ti_1-y Al _y SiO₅取各原料进行配料，其中：y = 0.1；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶2.2∶1.3 的质量比例，混合于行星磨中球磨3 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧45分钟，制得模拟三价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟三价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟三价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤4次，再用无水乙醇洗涤5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用氨水调节去离子水pH值为8，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用PCT法进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值8，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟三价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟三价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟三价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例7：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟三价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Nd₂O₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Nd _y Ti_1-y Al _y SiO₅取各原料进行配料，其中：y = 0.2；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶3∶1.5的质量比例，混合于行星磨中球磨2 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧60分钟，制得模拟三价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟三价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟三价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤5次，再用无水乙醇洗涤5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用氨水调节去离子水pH值为11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用粉末试验法（PCT）进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟三价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟三价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟三价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例8：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟三价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Nd₂O₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Nd _y Ti_1-y Al _y SiO₅取各原料进行配料，其中：y = 0.15；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶1.5∶1.0的质量比例，混合于行星磨中球磨5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30分钟，制得模拟三价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟三价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟三价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用草酸调节去离子水pH值为3，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用粉末试验法（PCT）进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为3，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟三价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟三价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟三价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例9：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟三价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Nd₂O₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Nd _y Ti_1-y Al _y SiO₅取各原料进行配料，其中：0＜y≤0.2；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶(1.5～3.0)∶(1.0～1.5) 的质量比例，混合于行星磨中球磨2～5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30～60分钟，制得模拟三价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟三价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟三价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用草酸或氨水调节去离子水pH值为3～11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用粉末试验法（PCT）进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为3～11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟三价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟三价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟三价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例10：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟四价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Ce₂(C₂O₄)₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Ce _y Ti_1-2y Al_2y SiO₅取各原料进行配料，其中：y = 0.15；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶3∶1.5的质量比例，混合于行星磨中球磨5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30分钟，制得模拟四价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟四价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟四价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤5次，再用无水乙醇洗涤5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用氨水调节去离子水pH值为11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用粉末试验法（PCT）进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟四价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟四价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟四价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例11：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟四价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Ce₂(C₂O₄)₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Ce _y Ti_1-2y Al_2y SiO₅取各原料进行配料，其中：y = 0.1；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶2.3∶1.3的质量比例，混合于行星磨中球磨4 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧50分钟，制得模拟四价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟四价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟四价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤4次，再用无水乙醇洗涤4次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用氨水调节去离子水pH值为9，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用粉末试验法（PCT）进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为9，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟四价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟四价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟四价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例12：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟四价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Ce₂(C₂O₄)₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Ce _y Ti_1-2y Al_2y SiO₅取各原料进行配料，其中：0＜y≤0.15；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶1.5∶1.0的质量比例，混合于行星磨中球磨2 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧60分钟，制得模拟四价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟四价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟四价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用草酸调节去离子水pH值为3，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用粉末试验法（PCT）进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为3，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟四价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟四价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟四价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例13：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，包括下列步骤：

a、制备模拟四价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Ce₂(C₂O₄)₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Ce _y Ti_1-2y Al_2y SiO₅取各原料进行配料，其中：0＜y≤0.15；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶(1.5～3.0)∶(1.0～1.5) 的质量比例，混合于行星磨中球磨2～5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30～60分钟，制得模拟四价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟四价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟四价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆分别用硝酸和氢氟酸浸泡后、再用去离子清洗，然后烘干备用；

d、配备浸泡液：取去离子水，用草酸或氨水调节去离子水pH值为3～11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：采用粉末试验法（PCT）进行浸出试验，即：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积（SA/V）=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为3～11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱等的分析手段分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟四价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浸出率，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段分析模拟四价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟四价榍石固化体在“热-水-力-化学” (THMC)耦合作用下的化学稳定性。

实施例14：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，步骤c所述清洗浸泡容器替换为：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为6mol/L的硝酸水溶液中浸泡1小时、再在浓度为0.2mol/L氢氟酸水溶液中浸泡1小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50℃、浓度为6mol/L的硝酸水溶液中浸泡4小时，在高于60℃的去离子水中浸泡30分钟，在80℃的去离子水中浸泡8小时以上，用去离子水煮沸30分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用。

其它同实施例6—13中任一，省略。

实施例15：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，步骤c所述清洗浸泡容器替换为：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为4mol/L的硝酸水溶液中浸泡2小时，再在浓度为0.3mol/L氢氟酸水溶液中浸泡1小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50～70℃、浓度为4mol/L的硝酸水溶液中浸泡6小时，在60～80℃的去离子水中浸泡30分钟，在80～90℃的去离子水中浸泡10小时以上，用去离子水煮沸30分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用。

其它同实施例6—13中任一，省略。

实施例16：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，步骤c所述清洗浸泡容器替换为：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为8mol/L的硝酸水溶液中浸泡1小时，再在浓度为0.2mol/L氢氟酸水溶液中浸泡2小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50～70℃、浓度为8mol/L的硝酸水溶液中浸泡4小时，在60～80℃的去离子水中浸泡60分钟，在80～90℃的去离子水中浸泡8小时以上，用去离子水煮沸60分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用。

其它同实施例6—13中任一，省略。

实施例17：

一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，步骤c所述清洗浸泡容器替换为：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡1～2小时，再在浓度为0. 2～0.3mol/L氢氟酸水溶液中浸泡1～2小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50～70℃、浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡4～6小时，在60～80℃的去离子水中浸泡30～60分钟，在80～90℃的去离子水中浸泡8～10小时以上，用去离子水煮沸30～60分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用。

其它同实施例6—13中任一，省略。

上述实施例中：步骤d中所述草酸替换为醋酸、草酸、盐酸、硫酸中的任一种。

本发明内容及上述实施例中：浸泡时的温度控制可以通过控制烘箱温度来实现，水热反应釜是密封的水热反应釜；浸泡后可以采用离心分离的方式分离固化体颗粒与浸泡液。

上述实施例中：所采用的百分比例中，未特别注明的，均为质量百分比例；所述质量份可以均是克或千克。

上述实施例中：各步骤中的工艺参数(温度、时间、浓度等)和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。

本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。

本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (4)

1. 一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，其特征是包括下列步骤：

a、制备模拟三价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Nd₂O₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Nd _y Ti_1-y Al _y SiO₅取各原料进行配料，其中：0＜y≤0.2；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶1.5～3.0∶1.0～1.5 的质量比例，混合于行星磨中球磨2～5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30～60分钟，制得模拟三价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟三价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟三价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器：以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡1～2小时，再在浓度为0. 2～0.3mol/L氢氟酸水溶液中浸泡1～2小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50～70℃、浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡4～6小时，在60～80℃的去离子水中浸泡30～60分钟，在80～90℃的去离子水中浸泡8～10小时以上，用去离子水煮沸30～60分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用；

d、配制浸泡液：取去离子水，用草酸或氨水调节去离子水pH值为3～11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为3～11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟三价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Nd³⁺的浸出率，采用X射线衍射、扫描电镜分析模拟三价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟三价榍石固化体在“热-水-力-化学”耦合作用下的化学稳定性。

2.按权利要求1所述评价榍石固化体化学稳定性的方法，其特征是：步骤d中所述草酸替换为盐酸、硫酸中的任一种。

3.一种评价榍石固化体化学稳定性的方法，其特征是包括下列步骤：

a、制备模拟四价锕系核素榍石固化体：

以SiO₂、CaCO₃、TiO₂、Ce₂(C₂O₄)₃、Al₂O₃为原料，按化学式Ca_1-y Ce _y Ti_1-2y Al_2y SiO₅取各原料进行配料，其中：0＜y≤0.15；

按原料总量∶球∶无水乙醇或水为1∶1.5～3.0∶1.0～1.5 的质量比例，混合于行星磨中球磨2～5 h后，获得的混合料经烘干，再在1200～1270℃的温度下煅烧30～60分钟，制得模拟四价锕系核素榍石固化体；

b、制备浸泡榍石固化体样品：将模拟四价锕系核素榍石固化体研磨、过筛，取100～200目的模拟四价锕系核素榍石固化体粉料，用去离子水洗涤3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次，烘干，得到浸泡用榍石固化体粉末样品；

c、清洗浸泡容器： 以外壳为不锈钢、内胆为聚四氟乙烯的水热反应釜为浸泡容器，将水热反应釜的内胆在浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡1～2小时，再在浓度为0. 2～0.3mol/L氢氟酸水溶液中浸泡1～2小时，然后用3倍于内胆体积的去离子水冲洗内胆；再在50～70℃、浓度为4～8mol/L的硝酸水溶液中浸泡4～6小时，在60～80℃的去离子水中浸泡30～60分钟，在80～90℃的去离子水中浸泡8～10小时以上，用去离子水煮沸30～60分钟，最后用去离子水冲洗内胆、直到连续两次冲洗液的pH值相差在≤0.5个pH单位；将浸泡容器烘干备用；

d、配制浸泡液：取去离子水，用草酸或氨水调节去离子水pH值为3～11，制得浸泡液；

e、浸泡和分析：将榍石固化体粉末样品放入水热反应釜中，按榍石固化体粉末样品表面积/浸泡液体积=1000m^-1倒入浸泡液，控制浸泡温度100～200℃、浸泡液pH值为3～11，浸泡时间1天、3天、7天、14天、21天、28天和42天后，分别采用原子吸收光谱、等离子发射光谱分析检测，获得浸泡液中各离子的浓度；

f、评价模拟四价锕系核素榍石固化体的化学稳定性：用浸泡液中各离子的浓度计算Ca²⁺、Si⁴⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Ce⁴⁺的浸出率，采用X射线衍射、扫描电镜分析模拟四价锕系核素榍石固化体浸泡前后的物相变化， 评价模拟四价榍石固化体在“热-水-力-化学”耦合作用下的化学稳定性。

4.按权利要求3所述评价榍石固化体化学稳定性的方法，其特征是：步骤d中所述草酸替换为盐酸、硫酸中的任一种。