[科普中國(guó)]-放射性廢物固化

簡(jiǎn)介

**釋文：**放射性廢物固化是使氣態(tài)、液態(tài)或固體廢物轉(zhuǎn)變?yōu)樾阅苤笜?biāo)滿足處置要求的整塊性固化體。其目的是形成一種適于裝卸、運(yùn)輸和暫存，性能滿足處置要求的物體。已開發(fā)的廢物固化的方法很多，有水泥固化、瀝青固化、聚合物固化、玻璃固化、人造巖石固化等等。使用最多的是水泥固化，最有發(fā)展前景的是玻璃固化。水泥固化、瀝青固化、聚合物固化通常用于固化低于中水平的放射性廢液、化學(xué)泥漿、蒸殘液和廢物樹脂等。玻璃固化主要用于固化高放廢液，人造巖石固化主要用于固化錒系核素廢物。不同類型廢物應(yīng)選用不同固化方法，綜合考慮安全性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。放射性廢物安全有效的處置是世界各國(guó)關(guān)注的重要課題,也是核工業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的重要保證。1

借助于固化基材把放射性廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的固體，使放射性核素（見放射性、核素）固定的處理技術(shù)。固化產(chǎn)物稱為固化體。固化體應(yīng)具有盡可能好的化學(xué)穩(wěn)定性（尤其是低的浸出率）、機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和輻照穩(wěn)定性。固化方法應(yīng)使廢物包容量高，固化基材與廢物組分相容性好和工藝簡(jiǎn)單，處理費(fèi)用低。20世紀(jì)50年代以來，已研究過多種固化方法,有些已用于工業(yè),但還沒有一種普遍適用于固化各類放射性廢液的方法。（見彩圖）

背景理想的固化體要求具有優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、較高的貨載量,要求設(shè)備簡(jiǎn)單,生產(chǎn)能力大,投資和運(yùn)行費(fèi)用低,無廢氣凈化問題,原料易得,固化生產(chǎn)過程二次污染少?，F(xiàn)在的主要固化方法(玻璃固化、陶瓷固化、水泥固化)各有優(yōu)缺點(diǎn)。目前對(duì)于高放廢液主要用玻璃固化,對(duì)于中、低廢物主要用水泥固化。2

高放廢物固化普遍認(rèn)為固化處理是貯存和處置高放（射性）廢液的安全可行的方法。高放廢液固化方法按固化體形式可分為四類：

①放射性廢物玻璃固化，主要為形成硼硅酸鹽玻璃固化體和磷酸鹽玻璃固化體（見玻璃）；

②放射性廢物陶瓷固化，使放射性核素作為晶體的組成部分而固定的固化方法,主要有玻璃-陶瓷固化體（合適組成的硼硅酸鹽玻璃固化體經(jīng)熱處理而部分析晶的產(chǎn)物）、過煅燒陶瓷固化體（廢液與硅、鋁、鍶等添加劑一起轉(zhuǎn)化為煅燒物后再經(jīng)高溫處理的產(chǎn)物）、交換劑熱壓陶瓷固化體（用特制的水合氧化物型無機(jī)離子交換劑吸附放射性核素后再經(jīng)熱壓燒結(jié)的產(chǎn)物）等；

③放射性廢物復(fù)合固化，主要有包覆煅燒物固化體（煅燒物顆粒用碳化硅、熱解碳或氧化鋁等惰性材料包覆的產(chǎn)物）、金屬固化體（煅燒物顆?；虿Ａе榍度氲腿埸c(diǎn)金屬或合金的產(chǎn)物）、多隔離層固化體（陶瓷固化體顆粒用惰性材料包覆后嵌入低熔點(diǎn)金屬或合金的產(chǎn)物）等；

④放射性廢物合成巖石固化，廢液和霞石、堿硬鈦礦石、白榴石和氧化鋯等高溫熔融，形成與天然巖石晶體結(jié)構(gòu)相同的固體，放射性核素作為晶體組成部分而固定。

硼硅酸鹽玻璃固化體穩(wěn)定性較好、工藝簡(jiǎn)單，但有可能析出晶體，改變玻璃性質(zhì)，影響長(zhǎng)期貯存的安全性。陶瓷固化體和復(fù)合固化體穩(wěn)定性好，但工藝復(fù)雜，技術(shù)上要求較高。

合成巖石是基于天然巖石的長(zhǎng)期穩(wěn)定性的一種固化方法，70年代中開始研究，80年代頗受重視。

中、低放廢物固化按固化基材分為三種：

①放射性廢物水泥固化（見水泥），它最早投入工業(yè)規(guī)模應(yīng)用，其工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，處理費(fèi)用低，但固化體浸出率較高，只適合于處理放射性水平較低的廢物；

②放射性廢物瀝青固化，已用于工業(yè)，固化體穩(wěn)定性好，但工藝和設(shè)備復(fù)雜，適用于處理放射性水平較高的廢物；

③放射性廢物塑料固化，適于處理中、低放射性水平的廢物，是晚于前兩種方法的一種新的方法。