放射性废物根据放射性水平可分为:低放废物、中放废物、高放废物。放射性废物固化是使气态、液态或固体废物转变为性能指标满足处置要求的整块性固化体。其目的是形成一种适于装卸、运输和暂存,性能满足处置要求的物体。
中低放固化即指使用固化技术对低水平、中等水平的放射性废物进行固化。
放射性废物固化是一个放射性废物中添加固化剂,使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程,如放射性蒸发残渣、泥浆和废树脂等湿固体和焚烧炉灰等干固体,都是弥散性物质,需要固化处理。通常固化的途径是将放射性核素通过化学转变,引入到某种稳定固体物质的晶格中去,或者通过物理过程把放射性核素直接掺入到惰性基材中。已开发的废物固化的方法很多,有水泥固化、沥青固化、聚合物固化、玻璃固化、人造岩石固化等等。使用最多的是水泥固化,最有发展前景的是玻璃固化。
中低放固化定义一般情况下是指,中低放废液经过浓缩处理成体积小、比活度高的浓缩物后,再进一步将浓缩物转化为稳定的固化形式的过程,这个被称为中低放固化1。
必要性中、低水平放射性液体体积相当大,不适于直接贮存,需要采取各种方法减少放射性废液的的体积。浓缩物,如何化学沉淀泥浆、蒸发浓缩液以及废树脂、吸附剂等,一般处于半流动状态,应再转化成稳定固化体后贮存。
固化要求固化体需要具有减容比大、浸出率低、耐腐蚀、抗压等性能要求。具体来说,固化体应具有尽可能好的化学稳定性(尤其是低的浸出率)、机械稳定性、热稳定性和辐照稳定性。此外,固化方法应使废物包容量高,固化基材与废物组分相容性好和工艺简单,处理费用低。
固化方法目前研究比较多的中低放废液固化方法有沥青固化、水泥固化、塑料固化、聚合物浸渍混凝土技术等。
分类按固化基材分为三种:
①放射性废物水泥固化(见水泥),它最早投入工业规模应用,其工艺和设备简单,处理费用低,但固化体浸出率较高,只适合于处理放射性水平较低的废物;
②放射性废物沥青固化,已用于工业,固化体稳定性好,但工艺和设备复杂,适用于处理放射性水平较高的废物;
③放射性废物塑料固化,适于处理中、低放射性水平的废物,是晚于前两种方法的一种新的方法。
优缺点沥青固化比水泥固化减容比大、浸出率低,缺点是有硝酸盐和亚硝酸盐等氧化剂存在下会增加沥青燃烧的危险。水泥固化的工艺简单、费用低廉,但其固化体的浸出率高,减容比小。
为了改善水泥产品的性能,降低其浸出率,可浸渍混凝土技术或在固化过程中加入膨润土、铯榴石、蛭、沸石等添加剂,以利于固滞放射性浸出。对核电站的废有机树脂采用塑料固化的研究取得了较好的进展1。
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李炜炜 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心