放射性固體廢物及其安全處置技術(shù)(最新)(編輯修改稿)
2025-02-10 16:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 萬美元。 處理技術(shù) ? 壓實(shí) ? 依靠機(jī)械力作用使廢物密實(shí)化，提高廢物整體密度，減少廢物體積。 ? 主要優(yōu)點(diǎn)： ? 費(fèi)用低 ? 設(shè)備簡單 ? 二次廢物極少 ? 壓縮效果用減容比表征。 減容比 ＝壓縮前廢物體積 /壓縮后廢物體積 ? 放射性廢物壓縮處理的減容比一般為 2～ 6，若采用高壓壓縮機(jī)，則減容比可達(dá) 100，甚至將金屬壓縮至其近似理論密度。 圓筒式壓縮機(jī) 工作示意圖 處理技術(shù) ? 一般采用 固化技術(shù) ? 固化的定義 ： 在危險(xiǎn)廢物中添加 固化劑 ，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)固體或形成緊密 固體 的過程。 放射性蒸發(fā)殘?jiān)⒛酀{和廢樹脂等濕固體和焚燒爐灰等干固體，都是 彌散性物質(zhì) ，需要固化處理。 ? 通常，固化的途徑是將放射性核素 通過化學(xué)轉(zhuǎn)變 ，引入到某種穩(wěn)定固體物質(zhì)的晶格中去，或者 通過物理過程 把放射性核素直接摻入到惰性基材中。 ? 固化的目標(biāo) 是使廢物轉(zhuǎn)變成適宜于最終處置的穩(wěn)定的廢物體。 ? 理想的廢物固化體 要具有阻止所含放射性核素釋放的特性，其一般要求如下： 低浸出率，高導(dǎo)熱率，高的耐輻射性，高化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性，高的機(jī)械強(qiáng)度 ? 中、低放廢物常采用 水泥固化、瀝青固化及塑料固化 工藝進(jìn)行固化，高放廢物常采用 玻璃或陶瓷固化 工藝進(jìn)行固化。 整備技術(shù) 整備技術(shù) 項(xiàng)目 水泥固化 瀝青固化 塑料固化 玻璃固化 陶瓷固化 干廢物包容量 (質(zhì)量百分?jǐn)?shù) ) 5～ 40 30～ 60 30～ 60 10～ 30 15～ 30 浸出率 (g／ cm2 d) 101～ 104 103～ 106 103～ 106 104～ 107 105～ 108 抗壓強(qiáng) (MPa) 10～ 30 塑性 20～ 100 (或塑性 ) 脆性 高 耐輻照 (Gy) ～ 108 ～ 107 ～ 107 ～ 109 ～ 109 操作和維修 簡單 中等 中等 復(fù)雜 復(fù)雜 投資 低 中 中 高 高 適用性 低、中放廢物 低、中放廢物 低、中放廢物 高放、 α廢物 高放、 α廢物 應(yīng)用狀況 工業(yè)規(guī)模 工業(yè)規(guī)模 工業(yè)應(yīng)用 工業(yè)應(yīng)用 研究開發(fā) 幾種主要固化方法的比較 ?水泥固化： ? 水泥固化原理： 指將放射性廢物與水泥均勻攪拌成糊狀，凝結(jié)后失去流動(dòng)性，逐漸硬化成固體，進(jìn)行貯存或處置。 水泥是一種無機(jī)膠結(jié)劑 ? 不適合 水泥固化的廢物： 放射性水平高，含易揮發(fā)核素 ，金屬腐蝕或輻射分解產(chǎn)生氣體等 ? 優(yōu)缺點(diǎn)： 抗壓強(qiáng)度高，自屏蔽能力強(qiáng)，耐輻射和耐熱性能好，工藝設(shè)備簡單，投資少。 增容 ～ 2倍， 放射性核素的浸出率較高。 ? 水泥： 普通硅酸鹽水泥 、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，高鋁水泥等，可根據(jù)廢物的種類、性質(zhì)進(jìn)行選擇。 ? 添加劑： 沸石（ Cs）、硅灰（ Sr）、粉煤灰（流動(dòng)性）等 水泥固化樣品 水泥固化試驗(yàn)現(xiàn)場 ?瀝青固化： ? 瀝青固化原理 ：以 熔融瀝青 或 乳化瀝青 為固化劑，與放射性廢物在一定的溫度、配料比、堿度和攪拌作用下 均勻混合 ， 同時(shí) 蒸發(fā) 除去水分， 使廢物均勻地包容在瀝青中， 最后 裝桶、冷卻 獲得 穩(wěn)定的固化體 。 ? 廢物包容量為 40%～ 60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 。 ? 軟化點(diǎn)： ＞ 60℃ 瀝青軟化，發(fā)生分離和沉降 ? 含 硝酸鹽 加速瀝青氧化， 重金屬 會(huì)對(duì)瀝青氧化起催化作用。 ? 瀝青固化工藝 :鍋式法 ：批式生產(chǎn) 。薄膜蒸發(fā)器法 ：連續(xù)生產(chǎn)工藝 。螺桿擠壓法 。轉(zhuǎn)鼓固化法 ? 瀝青固化的優(yōu)點(diǎn) ：材料容易獲得，對(duì)廢液適應(yīng)性強(qiáng)，鹽份包容率較高，減容比 ，固化產(chǎn)品浸出率低；技術(shù)成熟，自控程度高。 ? 瀝青固化的缺點(diǎn) ：工藝穩(wěn)定性過分依賴于瀝青材料，工藝安全性差（要嚴(yán)格控制操作溫度不大于 180℃ ，固化物起始放熱溫度＜ 230℃ ）；固化產(chǎn)品有軟化、老化、輻射分解、生物降解和遇水易溶脹等問題。成本較高（ ~10000元 ∕m3） ?塑料固化： ? 又稱 聚合物固化 ，有 熱塑性塑料固化和熱固性塑料固化 兩種。 前者經(jīng)過高溫狀態(tài)后冷凝能恢復(fù)原來狀態(tài)而后者不能。 ? 塑料固化原理： 以塑料為固化劑，與放射性廢物按一定比例配料，加入適量引發(fā)劑、催化劑、硬化劑和促進(jìn)劑進(jìn)行攪拌混合，使其發(fā)生聚合反應(yīng)，將廢物包容形成具有一定強(qiáng)度的穩(wěn)定性固化體。 ? 塑料固化工藝： 聚酯固化： 在室溫下固化廢樹脂，已建成核電站車載式流動(dòng)固化裝置 環(huán)氧樹脂固化： 成本較高 聚苯乙烯固化 ：可包容高達(dá) 70%TBP廢溶劑或 65%的廢樹脂 聚乙烯固化： 日本 50%廢樹脂，美國橡樹嶺， 20%～ 50%TBP廢溶劑 聚氯乙烯固化： 德國卡爾斯魯厄， 40%～ 50%TBP廢溶劑 脲醛固化 ? 塑料固化的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn) 是處理過程在 室溫下 進(jìn)行，放射性廢液直接摻和入聚合物而無需蒸發(fā)；對(duì)硝酸鹽、硫酸鹽等可溶性鹽，有很高的摻和效率；最終固化體密度小、體積小、不可燃、浸出率低。 缺點(diǎn) 是某些有機(jī)聚合物能被生物降解，固化物老化破碎后，污染物可能會(huì)污染環(huán)境；固化材料價(jià)格昂貴等。 α 廢物的處理 ? 至今，多數(shù)國家將 α 廢物 臨時(shí)儲(chǔ)存 在廢物庫中，由于 α 廢物積量日益增多，貯存辦法已經(jīng)不適應(yīng)要求，而且從安全角度考慮也要求人們?nèi)ヌ幚磉@些 α 廢物。許多核工業(yè)國家都在研究處理 α 廢物的方法，其中 濕燃燒法 被普遍認(rèn)為是一種處理 α 廢物的優(yōu)良方法。 ? 濕燃燒法： 是指利用熱濃硫酸和硝酸（ 250℃ ）浸煮可燃性固體物質(zhì)，把大部分 有機(jī)物 變?yōu)?氣體產(chǎn)物 ，把大部分 無機(jī)物 變?yōu)榱蛩猁}和氧化物 。然后將產(chǎn)生的高放射性殘?jiān)M(jìn)行萃取回收，剩余物質(zhì)最后再固化或者直接燒結(jié)。 α 廢物的處理 ? 處置 (disposal) ? 把廢物安放進(jìn) 經(jīng)過批準(zhǔn) 的設(shè)施中，采用 工程屏蔽和天然屏蔽 相結(jié)合的多重屏蔽體系為被處置的廢物提供 安全隔離 ，確保： （ 1）包容的 短壽命核素 衰減到無害水平； （ 2）包容的 長壽命核素 和其他有毒物質(zhì)的釋放量極低，進(jìn)入環(huán)境的濃度處于可接受水平。 處置 ? 低、中放固體廢物 的處置方案 （ 1） 陸地淺埋 （土壤等松散沉積物） 廣泛應(yīng)用 （ 2） 廢礦井處置（鹽、鐵、鈾礦等） 廣泛應(yīng)用 （ 3） 深巖洞處置（巖鹽、巖石等）
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