CN114620983A - 一种高致密性放射性固体废物固定体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高致密性放射性固体废物固定体，包括以下重量百分比的组分：废物体60‑70％，胶凝材料10‑15％，骨料10‑15％，高效减水剂0.1‑0.2％，粉煤灰2‑4％，水7‑10％，引气剂0.1‑0.2％。本发明采用胶凝材料为固定材料，其经过一系列的物理、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体胶结成具有一定机械强度的物质。本发明还添加粉煤灰，粉煤灰可以减少胶凝材料的使用量，以达到降低水化热的作用和减少用水量；另外粉煤灰还可以增加引气剂的用量，引气剂可以向砂浆引入大量均匀、稳定且不易破坏的微小气泡，可以改善固定体的孔结构，大幅提高其抗渗性。
Description
技术领域
本发明涉及放射性废物治理技术领域，具体为一种高致密性放射性固体废物固定体。
背景技术
对于核设施的运行与退役，会产生大量的放射性废物，包括气载废物、液体废物和固体废物。应妥善处理处置这些核废物，以减少其对人类健康及环境的潜在危害。对于低放固体废物，国内外多通过超压减容技术和水泥固定进行处理，以达到近地表处置的标准和要求。其中，水泥固化的方法使用更为广泛，但由于固体废物种类繁多，形状各异，无形增加了对其的处理难度；且制备的水泥固定体需要满足在规定年限内的稳定性，所以对水泥固定体的抗浸出性、机械强度、辐照性和热稳定性有较高的要求。因此，为了提高废物固定的稳定性和降低废物的弥散性，需要研制出满足核行标《放射性废物体和废物包特性鉴定》EJ1186-2005要求，且具有高流动性、高致密性的固定砂浆配方，以适用于现有的中、低放固体废物固定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高致密性放射性固体废物固定体，其性能指标满足EJ1186-2005要求，且其具有高流动性和高致密性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高致密性放射性固体废物固定体，包括以下重量百分比的组分：废物体60-70％，胶凝材料10-15％，骨料10-15％，高效减水剂0.1-0.2％，粉煤灰2-4％，水7-10％，引气剂0.1-0.2％。
进一步地，所述废物体为放射性金属废材或放射性废物压缩饼。
进一步地，所述胶凝材料为强度等级P.O 52.5的硅酸盐水泥。
进一步地，所述骨料为粒径0.3-2mm的细砂，所述细砂为石英砂、河砂或者机械砂。
进一步地，所述高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂，且其减水率为20％-30％。
进一步地，所述粉煤灰的粒径为0.1-0.3μm。
进一步地，所述引气剂为脂肪醇磺酸盐引气剂。
进一步地，所述高致密性放射性废物固定体的制备方法包括以下步骤：
S1：将胶凝材料、骨料和粉煤灰按配比计量后，倒入砂浆搅拌仓中搅拌混合，得A组分溶液；
S2：将高效减水剂、引气剂与水按配比计量后，混合均匀，得B组分溶液；
S3：启动S1中的砂浆搅拌机，并将B溶液倒入其中，继续进行搅拌，得到粘稠状固定介质，即为水泥砂浆；
S4：将S3中制备好的粘稠状固定介质倒入提前装有废物体的桶中，得废物固定体，养护后进行性能测试。
进一步地，所述S4中的桶为200L桶或2m3钢箱。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用胶凝材料为固定材料，其经过一系列的物理、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体胶结成具有一定机械强度的物质。本发明还添加粉煤灰，粉煤灰可以减少胶凝材料的使用量，以达到降低水化热的作用和减少用水量；另外粉煤灰还可以增加引气剂的用量，引气剂可以向砂浆引入大量均匀、稳定且不易破坏的微小气泡，可以改善固定体的孔结构，大幅提高其抗渗性。
(2)本发明中添加的高效减水剂为阴离子型表面活性剂，通过范德华力或立体位阻效应，促使空间网架结构中的束缚水释放出来，以实现拌合水量的大幅度减少；高效减水剂对水泥有强烈的分散作用，能有效提高水泥浆体的流动度以及坍落度。
(3)本发明提供的高致密性放射性废物固定体的制备方法简单，制作成本较低，有利于广泛推广。
附图说明
图1为本发明一实施例废物体固定示意图；
图2为本发明又一实施例废物体固定示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
本发明提供一种高致密性放射性固体废物固定体，包括废物体60-70％，胶凝材料10-15％，骨料0-15％，高效减水剂0.1-0.2％，粉煤灰2-4％，水7-10％，引气剂0.1-0.2％；所述高致密性放射性废物固定体的制备方法包括以下步骤：
S1：将胶凝材料、骨料和粉煤灰按配比计量后，倒入砂浆搅拌仓中搅拌混合，得A组分溶液；
S2：将高效减水剂、引气剂与水按配比计量后，混合均匀，得B组分溶液；
S3：启动S1中的砂浆搅拌机，并将B溶液倒入其中，继续进行搅拌，得到粘稠状固定介质，即为水泥砂浆；
S4：将S3中制备好的粘稠状固定介质倒入提前装有废物体的200L桶或2m3钢箱中，得废物固定体，养护后进行性能测试。
其中，废物体为放射性金属废材或放射性废物压缩饼；胶凝材料为强度等级为P.O52.5的硅酸盐水泥；骨料为粒径0.3-2mm细砂，优选的，细砂为石英砂、河砂或者机械砂；高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂，且其减水率为20％-30％；粉煤灰的粒径为0.1-0.3μm；引气剂选用脂肪醇磺酸盐引气剂。
实施例一：
本实施例提供一种高致密性放射性固体废物固定体，包括放射性金属废材60％；硅酸盐水泥15％；骨料15％；高效减水剂0.1％；粉煤灰2.5％；水7.3％；引气剂0.1％；
本实施例中制备方法包括以下步骤：
S1：将硅酸盐水泥15％、骨料15％和粉煤灰0.1％按配比计量后，倒入砂浆搅拌仓中搅拌混合，得A组分溶液；
S2：将高效减水剂0.1％、引气剂0.1％与水7.3％按配比计量后，混合均匀，得B组分溶液；
S3：启动S1中的砂浆搅拌机，并将B溶液倒入其中，继续进行搅拌，得到粘稠状固定介质，即为水泥砂浆；
S4：将S3中制备好的粘稠状固定介质倒入提前装有60％放射性金属废材的200L桶中，得废物固定体，废物体与固定介质的分布示意图如图1所示，养护后进行性能测试。
本发明适用于多种放射性固体废物的固定，按照EJ1186-2005《放射性废物体和废物包特性鉴定》中规定测试：初始流动度315mm，固定体28天抗压强度82MPa，28天氯离子迁移电量730C。
实施例二：
本实施例提供一种高致密性放射性固体废物固定体，包括放射性废物压缩饼70％；硅酸盐水泥10％；骨料10％；高效减水剂0.2％；粉煤灰2.5％；水7.1％；引气剂0.2％；
本实施例中制备方法包括以下步骤：
S1：将硅酸盐水泥10％、骨料10％和粉煤灰2.5％按配比计量后，倒入砂浆搅拌仓中搅拌混合，得A组分溶液；
S2：将高效减水剂0.2％、引气剂0.2％与水7.1％按配比计量后，混合均匀，得B组分溶液；
S3：启动S1中的砂浆搅拌机，并将B溶液倒入其中，继续进行搅拌，得到粘稠状固定介质，即为水泥砂浆；
S4：将S3中制备好的粘稠状固定介质倒入提前装有60％放射性废物压缩饼的2m3钢箱中，得废物固定体，废物体与固定介质的分布示意图如图2所示，养护后进行性能测试。
本发明适用于多种放射性固体废物的固定，按照EJ1186-2005《放射性废物体和废物包特性鉴定》中规定测试：初始流动度318mm；固定体28天抗压强度77MPa，28天氯离子迁移电量775C。
本发明采用胶凝材料为固定材料，能将其他固体胶结成具有一定机械强度的物质。本发明还添加粉煤灰，可以减少胶凝材料的使用量以及增加引气剂的用量，以达到降低水化热的作用和减少用水量；引气剂可以向砂浆引入大量均匀、稳定且不易破坏的微小气泡，可以改善固定体的孔结构，大幅提高其抗渗性。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：废物体60-70％，胶凝材料10-15％，骨料10-15％，高效减水剂0.1-0.2％，粉煤灰2-4％，水7-10％，引气剂0.1-0.2％。
2.根据权利要求1所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述废物体为放射性金属废材或放射性废物压缩饼。
3.根据权利要求1所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述胶凝材料为强度等级P.O 52.5的硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述骨料为粒径0.3-2mm的细砂，所述细砂为石英砂、河砂或者机械砂。
5.根据权利要求1所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂，且其减水率为20％-30％。
6.根据权利要求1所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为0.1-0.3μm。
7.根据权利要求1所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述引气剂为脂肪醇磺酸盐引气剂。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述高致密性放射性废物固定体的制备方法包括以下步骤：
S1：将胶凝材料、骨料和粉煤灰按配比计量后，倒入砂浆搅拌仓中搅拌混合，得A组分溶液；
S2：将高效减水剂、引气剂与水按配比计量后，混合均匀，得B组分溶液；
S3：启动S1中的砂浆搅拌机，并将B溶液倒入其中，继续进行搅拌，得到粘稠状固定介质，即为水泥砂浆；
S4：将S3中制备好的粘稠状固定介质倒入提前装有废物体的桶中，得废物固定体，养护后进行性能测试。
9.根据权利要求8所述的一种高致密性放射性固体废物固定体，其特征在于，所述S4中的桶为200L桶或2m3钢箱。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220614 |
|
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