CN104704578A - 通过热等静压固结含放射性材料的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种固结包含放射性材料的煅烧物的方法，该方法包括使60-80％(以重量计)的含放射性核素的煅烧物与至少一种非放射性添加剂例如氧化物混合，并且热等静压该混合物以形成稳定的玻璃/陶瓷整体料。在一个实施方案中，含放射性核素的煅烧物与添加剂的比例以重量计为约80:20，其中该非放射性添加剂包含氧化物例如BaO、CaO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂及其它，在热等静压之后该非放射性添加剂与废物元素及化合物组合从而形成陶瓷矿物或玻璃/陶瓷材料。可形成的矿物相的非限制性实例是：碱硬锰矿(BaAl₂Ti₆O₁₆)、钛锆钍矿(CaZrThO₇)和钙钛矿(CaTiO₃)。

Description

通过热等静压固结含放射性材料的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月4日提交的美国非临时申请号13/488,376的优先权权益，通过引用将其整体并入本文。

公开领域

本公开一般而言涉及通过热等静压(HIP)固结(consolidate)放射性材料的方法。特别地，本公开涉及基于新颖的、底部装载的HIP方法的用于放射性材料的普适的固结技术。

背景

始于1953年，能源部对废核燃料(SNF)进行再加工以回收高浓缩铀和其它核有关的产物。加工操作涉及多个溶剂萃取循环以便从SNF回收铀-235和其它防御有关的材料。冷战的结束也终止了再加工SNF的计划，最后的再加工循环结束于1994年。这些再加工活动以及其它辅助设备活动和操作产生了数百万加仑的储存在地下储存箱中的放射性废液。

为了减轻与这些储存箱泄漏相关的危险，在1960年代早期投入使用流化床煅烧工艺以将箱装废液转变成通常具有类似于洗衣粉的密实度的小的、粒状固体煅烧物(calcine)。煅烧工艺产生了较安全的储存用产物，同时使储存废物的体积减小为平均七分之一。约8百万加仑(30300m³)的箱装废液转变成4400m³的煅烧物，它们现在正被储存着同时等待将来的处置。

这种储存的煅烧废物的处置由废物形态自身驱动。废物形态决定了锁藏废物的程度如何(化学耐久性)以及废物装载效率，即较高的效率需要较少的容器，这降低了处置成本。对于成问题的废物(例如煅烧物)使用难以玻璃化的玻璃-陶瓷废物形态，主要通过较高的废物装载来提供显著的性能改进和效能节约。对于废物形态的设计不可或缺的是用于处理煅烧物的合适工艺技术的选择。

重要的考虑是选择不限制废物形态化学的灵活工艺。由固结技术对废物形态化学所施加的限制将导致废物装载效率和工艺灵活性的降低。例如，焦耳加热熔化炉(JHM)不仅具有受限制的最大运行温度，而且还需要玻璃具有特定的电阻率和粘度特性。类似的考虑适用于冷坩埚熔化炉。因此，不能将玻璃设计成仅仅适合废物流。需要添加另外的组分以确保玻璃化学使得可将其在熔化炉运行温度下熔化并且安全地倒入密封容器(canister)。这些限制显著地降低了最大可实现的废物装载效率和/或工艺灵活性并且由此大幅度地增加所需的废物密封容器的数目。

本发明人已发现，通过使用新颖的HIP技术，可实现显著的性能提升。这些涉及较高的废物装载、提高的工艺灵活性、减少的废气排放、有竞争力的生产率以及二次废物的减少，同时容易地符合由DOE拟定的所需的废物形态验收标准。

发明概述

因此，公开了一种固结包含放射性材料的煅烧材料的方法，该方法包括：在混合器皿中使含放射性核素的煅烧物与至少一种添加剂混合以形成预HIP粉末；将该预HIP粉末装入罐中并且例如通过焊接密封该罐。

本发明人已发现，通过使用全自动系统将该密封的罐通过HIP器皿的底部装载，可预加热该罐并在热时装载。这允许工艺时间减少多达1/3或者甚至1/2。在一个实施方案中，可预加热该罐并在最高达600℃的温度下装载。

根据本教导以及如在一个示例性的实施方案中所述，将该密封的罐装入HIP器皿的底部，其中该罐在1000℃至1250℃的温度(例如1200℃至1250℃)和30至100MPa的压力下经历10-14小时的时间的热等静压。

根据一个示例性的实施方案，在装入HIP器皿中之前，将HIP罐封装在另外的安全壳中。通常将其中含有罐的另外的安全壳放置在HIP器皿底部封盖上，随后提升该底部封盖并且固定以密封该HIP器皿。

在一个实施方案中，使预HIP粉末在装入HIP器皿中之前经历至少一个预加热过程，例如加热至除去预HIP粉末中存在的过量湿气所需的温度。在该实施方案中，预加热包括加热至100℃－400℃的温度。在该粉末在HIP罐中时典型地完成该预加热过程。

在替代性的实施方案中，该至少一个预加热过程包括加热至足以驱除预HIP粉末中存在的不需要的成分、但不足够高得使粉末中存在的任何放射性核素挥发的温度。

在该实施方案中，预加热发生在400℃至900℃的温度下。

在一个实施方案中，在装入HIP罐中之前加热该预HIP粉末。在密封该充填的罐之前，还将对其进行随后的排气步骤。

本发明方法的一个益处是高的废物装载能力。例如，预HIP粉末可包含60-80％的含放射性核素的煅烧物。在一个实施方案中，含放射性核素的煅烧物与添加剂的比例以重量计为约80:20，其中非放射性添加剂(例如BaO、CaO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂)与废物元素及化合物组合从而形成陶瓷矿物或玻璃/陶瓷材料。可形成的所得的矿物相的非限制性实例是：碱硬锰矿(BaAl₂Ti₆O₁₆)、钛锆钍矿(CaZrThO₇)和钙钛矿(CaTiO₃)。非放射性添加剂的选择基于煅烧物中所表现的放射性核素的类型，例如如果煅烧物含有废核燃料、含钠废物或重金属。

除上面讨论的主题之外，本公开还包括许多其它示例性的特征，例如下文所说明的那些。应当理解的是，前面的描述和后面的描述都仅是示例性的。

附图简述

附图被并入并且构成该说明书的一部分。

图1是根据本教导的示例性实施方案的HIP煅烧物处置方法的工艺流程图。

图2是根据本教导并且示出示例性设备的HIP煅烧物处置方法的方框流程图。

详细描述

本文中所使用的定义和首字母缩写词：

如本文所使用的“煅烧物”是在来自SNF的铀的第一循环溶剂萃取之后剩下的固化废液流以及来自燃料的第二和第三循环萃取的浓缩废物。

“废核燃料”(SNF)也可称作“用过的核燃料”，并且是已在核反应堆中(通常在核电厂)辐射过的但是不再可用于维持普通热反应堆中的核反应的核燃料。

“残液”是已除去一种或多种组分的产物。含有除去的材料的产物称作萃取物。例如，在溶剂萃取中，残液是在来自原始液体的溶解物通过与不能混溶的液体接触而被除去之后剩下的液体流。在冶金中，精制(raffinating)是指从液体材料中除去杂质的工艺。

“全自动系统”是指使用机器和控制系统(包括机器人)装载并从HIP系统卸载HIP罐而没有任何直接的人力接触的能力。

“RCRA”是指1976年的“资源保护和回收法案(ResourceConservation and Recovery Act)”(42 USC 6901)，该法案是美国管理固体废物和有害废物处置的主要联邦法律。

“ACOP”—(活性安全壳外包装)是指封装第一HIP罐的另外的容器(例如第二罐)。

“CRR”—(碳还原重整器)是指流化床蒸汽重整器。

“CCIM”—(冷坩埚感应熔化炉)是指通过围绕坩埚的感应线圈来加热进料或熔体的水冷坩埚。

“DMR”—(脱硝/矿化重整器)是指其中引入添加剂以形成矿化产物的流化床蒸汽重整器。

“HEPA”是指高效微粒空气。

“HLW”—(高放射性废物)是作为在核反应堆内部发生的反应的副产物而产生的高放射性材料。高放射性废物具有两种形式中的一种：(1)当其被接收用于处置时为废的(或者用过的)反应堆燃料，和(2)在将废燃料再加工之后剩下的废料。

“JHM”—(焦耳加热熔化炉)是指依赖于焦耳加热(也称作欧姆加热和电阻加热)的熔化炉，其依赖于通过导体的电流通路来释放热。

“LLW”(低放射性废物)是指已被放射性材料污染的或者已通过暴露于中子辐射而变得放射性的物品。这种废物典型地包括：污染的保护性鞋套及衣服、擦布、拖把、过滤器、反应堆水处理残留物、设备和工具、发光刻度盘、医用管、拭子、注射针、注射器以及实验室动物尸体和组织。

“MGR”是指受监控的地质处置库。

“MTHM”是指公吨重金属。

“SBW”(含钠废物)—因废物中存在的相对高浓度的钠离子(1-2摩尔)而获得其名称。钠来自利用了含钠化学物(例如氢氧化钠、高锰酸钠和碳酸钠)的工艺和活动。SBW典型地具有比第一循环残液低得多的水平的裂变产物活度。

本公开涉及一种用于处置大量储存的放射性煅烧物的方法，该方法依赖于新颖的固结方法。特别地，本发明人已示出了他们独特的热等静压(HIP)工艺对于煅烧物的直接处置或者处理可提供至少以下的寿命周期节约：

·较高的处理废物装载(较少的处置密封容器)；

·最大的体积减少(用于处理或直接处置的处置库成本节约)；

·提高的处理化学耐久性(较低的环境风险)；

·较大的加工灵活性(一种用于所有煅烧物的添加剂组成)；

·低的废气排放；

·高度的污染控制；

·不产生废液；以及

·具有最小改造的现存设施的再利用。

如所提到的，被煅烧的废液的主要来源是来自废核燃料溶解以及随后的铀萃取的残液(废溶液)。其它废物来源包括设备去污、铀提纯(第二和第三循环残液)和包括离子交换水处理系统和废气处理系统的支持操作，以及放射性材料的实验室分析。

在DOE运行SNF再加工计划将近40年的期间，DOE再加工了来自许多反应堆的各种废核燃料。燃料布置尤其是燃料包壳材料中的差异要求使用不同的化学物来再加工各种类型的燃料。这些在化学上不同的工艺产生了在化学上不同的废液以及由此在化学上不同的煅烧物。

产生并煅烧两种常规范畴的废液：(1)第一循环残液和(2)含钠废物(SBW)。通过废核燃料的溶解及随后铀的萃取而产生的第一循环残液含有溶解的燃料包壳以及原始地在乏燃料中的大部分裂变产物。

含钠废物(SBW)是现场运行(例如去污活动)的产物，其中一些使用稀释的氢氧化钠以洗涤表面并溶解残留物。因此，在SBW溶液中存在显著的硝酸钠盐。相对高的钠含量使得这些溶液以它们目前的形式不适合直接煅烧，因为硝酸钠在低温下熔化并且将不产生粒状的、自由流动的煅烧产物。可在添加硝酸铝时煅烧SBW。可以根据本发明处理该煅烧产物。然而，因为SBW不是来自于废核燃料(SNF)再加工，因此其最初不是高放射性废物(HLW)而是混合的低放射性超铀(TRU)废物(其通过与HLW流的该混合而成为HLW)。例如，在一个实施方案中，SBW的放射性含量，对于⁹⁰Sr和¹³⁷Cs每个为约0.2居里(Ci)每升，并且锕系元素活度为约500微居里每升(μCi/l)，其包含²³⁸pu的约350μCi/l和来自²³⁹pu的125μCi/l。

SNF的常规加工使用玻璃熔化工艺，其中将SNF熔化并且由此隔绝在传统的硼硅酸盐玻璃中。然而，使用本发明方法处理的至少一类煅烧物是非均匀的并且含有对于用于隔绝放射性核素的常规玻璃熔化工艺来说是有问题的显著比例的组分。例如，煅烧物可含有氧化铝、氧化锆和氟化钙，以及重金属。任何或者所有这些组分是有问题的并且难以在成本有竞争力的废物装载下纳入常规的熔化路线。在氟化钙的情况下，它们或者是在玻璃中具有低溶解度的难熔材料(氧化锆和氧化铝)或者可对玻璃粘度(可浇注性)和熔化炉腐蚀产生巨大影响。然而，通过利用本文公开的HIP技术，与这些材料有关的限制是无关紧要的并被克服，因为HIP对废物形态的粘度不敏感并且不易受熔化炉腐蚀影响。

与混合玻璃/陶瓷配制剂组合的HIP需要较低的运行温度以产生致密的废物形态。通过允许提高而不是减损体系的化学耐久性的组分的受控结晶，玻璃/陶瓷废物形态克服了玻璃的溶解度限制。

通过利用玻璃-陶瓷废物形态，可使废物装载效率比用于隔绝SNF的传统硼硅酸盐玻璃工艺提高至少三倍，同时保持化学耐久性远优于环境评价(EA)玻璃标准。由于固结的废物形态增加的密度，这可以实现并且相比于直接的煅烧物处置还良好地提供了超过35％的体积减少。由此在船运和处置库处置成本上提供了十亿美元的节省，同时使用目前合格的处置库处置密封容器。

通过使用本公开的HIP技术，这些益处是可获得的。玻璃-陶瓷废物形态在工艺化学和废物变化方面也是非常耐用的。在本发明方法中，一种单一的、在化学上灵活的玻璃-陶瓷配制剂可处理具有80wt％废物装载的整套煅烧物。加工窗口的宽度使来自废物原料流的成分不确定的风险最小化，同时还保持显著高于硼硅酸盐玻璃的废物装载效率和化学耐久性。

HIP工艺产生了由几种天然矿物制得的玻璃-陶瓷废物形态，这些天然矿物将高放射性废物煅烧物中存在的几乎所有的元素一起纳入它们的晶体结构中。通过传统氧化物(例如BaO、CaO、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂)与废物元素及化合物的组合，形成了陶瓷矿物或玻璃/陶瓷材料的稳定整体料。可形成的所得的矿物相的非限制性实例是：碱硬锰矿(BaAl₂Ti₆O₁₆)、钛锆钍矿(CaZrThO₇)和钙钛矿(CaTiO₃)。钛锆钍矿和钙钛矿是长寿命锕系元素(例如钚)的主要基体，但是钙钛矿主要固定锶和钡。碱硬锰矿主要固定铯，连同钾、铷和钡一起。

在更通常的方面，HIP包括围绕隔热的电阻加热炉的压力器皿。用HIP处理放射性煅烧物包括用煅烧物和添加剂充填不锈钢罐。将该罐排气并放入HIP炉中并且关闭该器皿，加热并加压。典型地通过氩气提供压力，在压力下的氩气也是有效的热导体。热与压力的组合使废物固结并固定成致密的整体料。

典型地在专用混合器皿内部，通过使收回的煅烧物和处理添加剂以重量计～80:20的比例混合来开始煅烧物处理。随后将该混合物装入HIP罐中，并且任选地预加热至～600℃的温度并排气。在一个示例性的实施方案中，在罐装载之前预加热煅烧物和添加剂的混合物，并且优选地在其仍然热时、甚至在最高达600℃的温度下装入HIP器皿中，这允许工艺时间显著减少，例如减少常规HIP工艺时间的三分之一或者甚至一半。随后通过例如焊接来密封该经装载的罐，并将其装入HIP器皿中。

HIP将在30-100MPa的加工压力下将一个罐一次加工至一定温度，例如约1000℃至1250℃的温度，更特别地为约1200℃。加工HIP罐的周期时间为约10-16小时，例如约12小时。一旦从HIP移出，将在装入处置密封容器之前使该罐冷却至环境温度。

在相同的生产线上可实现煅烧物的直接HIP。在这种情况下，尽管不需要处理添加剂，但是通过添加非常少量的加工助剂可获得对于固结工艺的一些益处。还可根据废物来更改HIP温度。在美国专利号5,997,273和5,139,720(通过引用将它们并入本文)中讨论了取决于正被固结的材料的HIP条件(例如温度、压力和气氛)的各种变化。

参考常规元件例如进料器、料斗、搅拌器、过滤器、通风系统等(所有都适合在本发明方法中工作)，下面描述了从煅烧产物装载至整体成品的整个工艺的更具体的讨论。

示例性的工艺

在本发明方法的一个示例性的实施方案中，通过缓冲箱出料旋转阀将煅烧物输送至煅烧物进料搅拌器。煅烧物进料搅拌器的称重传感器(weigh cell)控制总的输送量。在输送期间，通过烧结金属反吹过滤器将煅烧物进料搅拌器放气至中央通风系统。

通过穿透罐充填室顶部的管线从添加剂进料斗并且使用添加剂螺旋加料器计量从而将HIP添加剂添加至煅烧物进料搅拌器。添加剂进料斗称重传感器控制添加至煅烧物的材料的量并且充当煅烧物进料搅拌器的称重传感器检查。

开动煅烧物进料搅拌器以使煅烧物与添加剂混合。

煅烧物进料搅拌器旋转出料阀将混合物输送至HIP罐进料斗，该HIP罐进料斗提供体积控制以防止HIP罐的过度充填。煅烧产物进料搅拌器可在出料点附近提供有气垫以确保固体移动。HIP罐进料斗可使用抽气技术以确保HIP罐的完全充填。通过烧结金属反吹过滤器将HIP罐进料斗放气至中央通风系统。将HIP罐进料斗安装在称重传感器上以核验输送至HIP罐的进料量并且验证煅烧物搅拌器称重传感器。

HIP罐进料斗旋转出料阀通过与HIP罐的重力自流进料连接将进料输送至HIP罐。HIP罐进料斗可在出料区域上提供有气垫以确保固体移动。

HIP罐具有两个端口：第一端口是与HIP罐进料斗出料管连接的进料端口，并且第二端口是与中央通风系统或者排放至中央通风系统的子系统连接的放气管线。HIP罐含有防止固体漏到放气管线中的内置烧结金属过滤器。

HIP罐充填端口与特别的充填喷嘴配对，设计该充填喷嘴使得HIP罐外部的固体污染最小化。HIP罐装载站可使用抽气技术以确保来自HIP罐进料斗的所有材料的完全充填。准直伽马探测器系统将用于验证HIP罐被充填至合适的水平。

当分离充填端口时，将采取另外的措施以确保HIP罐充填区域和HIP罐外部表面的最小污染。将HIP罐放置在污染控制台(或者平面台或者下行(downdraft)台)下方，并且充填端口正好暴露于该台表面上方的罐充填室。圆形的槽边吸风罩(slot hood)围绕HIP罐充填端口，并且将维持通过HIP罐的流动以使粉尘保持在HIP罐内。HIP罐充填喷嘴将具有防止粉尘迁移的特定特征。也可在移动HIP罐之前采用诸如真空拾取和擦拭的各种方法来清洁HIP罐的暴露表面。

一旦充填了HIP罐并核实了固体水平，分离HIP罐进料喷嘴并将充填端口插头插入HIP罐中以使设备的下游污染的可能性最小化。充填端口插头对于在HIP工艺期间维持HIP罐的结构完整也是必要的。在适当位置清洁插头表面和暴露的端口表面并且将盖子放在台上的充填端口区域上方。使HIP罐降低离开充填站并且分离工艺放气管线并加盖。

将HIP罐移入气密室中，在那可准备拭子并且在那里可进行去污活动。当去污后，将HIP罐从气密室移出至焊接站，在那里将HIP罐充填端口盖插入端口，密封焊接并检查焊接泄漏。

将HIP罐移动至HIP罐烘烤站，在那里使该罐降低进入第二安全壳—活性安全壳外包装(ACOP)—并且将放气管线连接至HIP罐烘烤废气系统(下面更详细地描述)。替换HIP罐烘烤炉隔热盖并且将HIP罐和ACOP在几小时的过程中加热至约700℃。使任何烘烤废气按路线(routed)通过过滤器和捕集器从而除去任何颗粒或气体组分。例如，使用硫浸渍的碳床捕集器捕获水银，使水银不可通过中央通风系统排放至环境。

当烘烤完成时，通过放气管线将HIP罐吸成真空。当真空度达到设定值时，核实真空度。一旦核实了真空度，关闭放气端口并且移除真空管线。将ACOP从HIP罐烘烤炉移出并且将其放入与轨道引导的推车连接的隔热容器。将推车移动至焊接站，在那里密封焊接该关闭的放气端口并检查泄漏。将ACOP盖紧固于ACOP本体。

打开在罐充填热室的隔离部分与HIP热室之间的屏蔽隔离门。使推车移动进入HIP热室中并关闭屏蔽隔离门。

HIP器皿底部封盖处于开口/降低的位置。使ACOP移动至HIP器皿底部封盖上的位置。提升该HIP器皿底部封盖并将其固定以密封HIP器皿。

通过将其中有HIP罐的ACOP加热至高达1000-1250℃同时控制HIP器皿内的压力来启动HIP工艺。在热室外部的受在线过滤保护的压缩机控制HIP器皿内的氩气氛。对ACOP中的HIP罐进行压力和温度的精确控制。在HIP工艺完成后，使ACOP和HIP罐在HIP器皿中冷却至足以移除的温度。

降低HIP器皿底部封盖并且将ACOP移动至隔热的HIP罐冷却柜，在那里使ACOP和HIP罐冷却至环境温度。

一旦冷却，从HIP罐冷却柜中移出ACOP并且将其放在轨道引导的推车上。打开HIP热室与第一密封容器充填/去污热室之间的屏蔽隔离门。将推车移动进入热室中并关闭该门。

打开ACOP并擦拭HIP罐的污染。如果发现污染，对ACOP和HIP进行去污。将清洁的ACOP返回至罐充填热室。

屏蔽的铃式起重机(bell crane)移除热室顶部插头并且从ACOP中收回HIP罐(如果还未被移除用以去污的话)。

烘烤测试

含金属的煅烧产物(例如Al和Zr)需要在HIP之前进行烘烤以除去不需要的成分，例如预HIP粉末中存在的过量湿气以及重金属。例如，在一个实施方案中，在HIP测试之前将Al煅烧物烘烤至900℃(1652℉)。烘烤的目的是在HIP处理之前驱除Hg并完成煅烧。对于平均RCRA金属测试，Hg从1.04wt％减少至0.54wt％。对于最大的RCRA金属测试，Hg从2.25wt％减少至0.36wt％。在400℃(752℉)下产生实际的Al煅烧物。优选的设计方法是将煅烧产物烘烤至100℃(212℉)以除去过量的水。烘烤至900℃(1652℉)将使Cs-137挥发进入废气系统中。

类似地，对于含Zr的煅烧物，可在100至200℃(212至392℉)下完成烘烤以除去过量的湿气。然而，在升高的温度下将不会对替代的Zr煅烧物进行烘烤，因为这会使位于煅烧物中的Cd和Cs-137挥发。

除非另有说明，在说明书和权利要求书中使用的表示成分的数量、反应条件等的所有数值应当理解为在一切情况下通过术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，在下面说明书和所附的权利要求中提出的数字参数是可根据通过本教导而寻求获得的期望性质来变化的近似值。

从本文公开的说明书的认识以及主题的实践，本教导的其它实施方案对本领域技术人员来说将会是明显的。说明书和实施例意在被认为仅是示例性的，本公开的真实范围和精神由下面的权利要求表明。

Claims (20)

1.一种固结包含放射性材料的煅烧材料的方法，所述方法包括：

使含放射性核素的煅烧物与至少一种添加剂混合以形成预HIP粉末；

将该预HIP粉末装入罐中；

密封该罐；

通过HIP器皿的底部装载该密封的罐；

关闭所述HIP器皿；并且

在1000℃至1250℃的温度和30至100MPa的压力下，热等静压该HIP器皿中的该密封的罐持续10-14小时的时间。

2.权利要求1的方法，还包括在将该密封的罐中的预HIP粉末装入该HIP器皿中之前预加热该预HIP粉末。

3.权利要求1或2任一项的方法，其中所述预加热包括将该预HIP粉末加热至足以除去来自所述预HIP粉末的过量湿气的温度。

4.前述权利要求中任一项的方法，其中所述足以除去过量湿气的温度是100℃至400℃。

5.权利要求2或3的方法，其中所述预加热包括将该预HIP粉末加热至足以驱除不需要的成分而没有使所述粉末中存在的任何放射性核素挥发的温度。

6.权利要求5的方法，其中所述足以驱除不需要的成分而没有使所述粉末中存在的任何放射性核素挥发的温度是400℃至900℃。

7.前述权利要求中任一项的方法，还包括在所述HIP罐中装载该预HIP粉末之前预加热该预HIP粉末。

8.权利要求7的方法，还包括在温度最高达600℃时将所述预加热粉末和罐装入该HIP器皿中。

9.前述权利要求中任一项的方法，其中通过该HIP器皿的底部装载该罐包括使用自动装载系统的至少一种机器人。

10.前述权利要求中任一项的方法，还包括在所述HIP器皿中装载所述罐之前对所述罐进行排气并密封。

11.前述权利要求中任一项的方法，其中所述预HIP粉末包含60-80％的放射性煅烧物。

12.权利要求11的方法，其中放射性煅烧物与添加剂的比例以重量计为约80:20。

13.前述权利要求中任一项的方法，其中该添加剂包含选自BaO、CaO、Al₂O₃、TiO₂和SiO₂中的至少一种氧化物，当该添加剂与该煅烧物组合时，在所述热等静压之后形成陶瓷矿物或玻璃/陶瓷材料。

14.权利要求13的方法，其中所述陶瓷矿物或玻璃/陶瓷包含碱硬锰矿(BaAl₂Ti₆O₁₆)、钛锆钍矿(CaZrThO₇)和钙钛矿(CaTiO₃)。

15.前述权利要求中任一项的方法，其中所述罐包含不锈钢。

16.前述权利要求中任一项的方法，还包括在通过该HIP器皿的底部装载之前，将所述罐封装在安全壳中。

17.权利要求16的方法，还包括将其中含有所述罐的该安全壳放置在所述HIP器皿的底部封盖上，并且随后提升该底部封盖并且固定以密封该HIP器皿。

18.前述权利要求中任一项的方法，其中密封所述罐包括焊接所述罐。

19.前述权利要求中任一项的方法，还包括在热等静压之后在所述HIP器皿中冷却该罐。

20.前述权利要求中任一项的方法，还包括在热等静压之后和在冷却所述罐之前从所述HIP器皿移出所述罐。