富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料基模拟放射性泥浆固化体的性能研究

研究了富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料(RAAASCM)基模拟放射性泥浆固化体的机械强度、干缩性及抗浸出性能。结果表明:模拟泥浆掺量、胶砂比对固化体的抗压强度、抗冲击性影响较大,尤其是模拟泥浆的影响更为明显。当胶砂比为1∶1 ,水灰比为0 .45 ,模拟泥浆掺量为2 0 %时,固化体抗压强度及抗冲击性均满足GB 1 45 69.1 93要求。干缩主要发生在自固化体置于相对湿度为60 %±5 %的环境养护的2 0d内。模拟泥浆的掺入对富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料基固化体干缩性的影响较之普通硅酸盐水泥基固化体小。当胶砂比为1∶1 ,模拟泥浆掺量1 0 %～2 0 %时,两种基材固化体的干缩率相近。富铝碱矿渣粘土矿物复合胶凝材料基固化体的抗浸出性较普通硅酸盐水泥基固化体优越。固化体对Sr2 +的束缚比对Cs+的束缚牢固。     

碱矿渣胶凝材料固化废TBP的配方初步研究

核工业中产生的放射性废磷酸三丁酯（TBP）存在巨大的潜在危害,其处理是一世界性难题,国内尚处于理论研究阶段。本文针对废TBP碱度大和有机物盐份高的特征,提出了碱激发胶凝材料的固化处理方法,并研究了激发剂用量、水解产物包容量和养护时间对固化体的机械性能、抗水性、抗冻融性、水化程度、碱度、矿物组成以及活性Al、Si含量的影响。与硅酸盐水泥和矿渣水泥相比,碱矿渣胶凝材料在固化TBP水解产物方面凸显优越性,当包容量为14.49%时,碱矿渣胶凝材料固化体28 d的强度为18.90 MPa,而硅酸盐水泥固化体的强度仅8.69 MPa。碱矿渣胶凝材料中Cs和Sr的抗浸出性、抗冻融和抗冲击性能均明显优于矿渣水泥和硅酸盐水泥。     

放射性焚烧灰碱激发胶凝材料固化体浸出实验

为了实现放射性焚烧灰的稳定包容,研究了以矿渣为主要原料,添加水泥熟料、粉煤灰和沸石,选用水玻璃或硅(硫)酸钠等作为激发剂制备出碱激发胶凝材料。实验优选的固化基材为:矿渣含量65%(质量分数,下同),粉煤灰10%,沸石20%,水泥熟料2%,氢氧化钙3%。水玻璃作为激发剂其添加量为基材的5%。采用该基材制备固化体,当放射性焚烧灰包容量为30%、水灰比0.34~0.35,固化体机械性能良好。浸出性能测试结果表明:第35天铀的浸出率为6.0×10-6cm/d,225天长期浸出率较低。铀在固化体中的扩散系数计算结果表明,碱激发胶凝材料对铀的滞留性能较好。最后探讨了固化体的浸出机制。     

碱矿渣水泥固化核废物研究现状

着重从碱矿渣的结构特征、碱矿渣水泥水化产物及碱矿渣水泥固化体的性能等方面论述了碱矿渣水泥固化核废物的研究现状,并初步分析了固化机理,展望了其应用前景。     

放射性废物水泥固化样品核素浸出率测量分析

以放射性废树脂、残渣和蒸残液的水泥固化热配方试验为依据,运用HPGe-γ谱仪、低本底α、β测量仪对废物固化样品的放射性核素浸出率进行测量,分析不同源项的水泥固化体核素浸出率结果,验证相应水泥固化样品配方的准确性及可靠性。结果表明,残渣、蒸残液和废树脂的不同水泥固化样品中60Co、137Cs和总β的浸出率均在浸泡前期急剧下降;随着浸泡时间的延长,浸出率变化趋于稳定;浸出率满足GB14569.1-93的要求。     

放射性废物固化体抗浸出性快速测定方法探讨

固化体的抗浸出性是放射性废物安全管理的一重要参数。目前，国内采用国标GB7023—86中的标准浸出试验方法测试固化体的抗浸出性，试验周期长。并且，国标GB14569.1—93仅对核素第42d的浸出率作了规定。这一规定不能很好反映不同固化基材、不同配方固化体间抗浸出性的差异。美国国家标准ANSI/ANS-16.1—2003采用快速浸出试验方法，并用浸出因子来表征核素的抗浸出性。本工作参照美国标准对试验结果的处理方法，对以往获得的真实或模拟放射性废物水泥固化体的浸出试验数据进行重新计算。计算结果表明，当核素累积浸出百分数小于20%时，核素的浸出率与浸出因子间存在一定的换算关系。据此，可考虑建立快速浸出试验方法和新的试验结果表述式，以较全面地判定放射性废物固化体的抗浸出性能。     

碱矿渣-粘土复合水泥固化模拟放射性泥浆的可行性研究

实验研究了碱矿渣粘土复合水泥(AASCM)固化模拟放射性泥浆的可行性。结果表明:模拟泥浆掺量、水胶比对AASCM与模拟泥浆拌合物的流动度以及温度对拌合物的凝结时间影响较大,实验用阴离子的种类对凝结时间影响较小。该水泥应用于固化工程时,宜在低于20℃的条件下施工。当胶砂比为1∶1、水胶比为0.45、模拟泥浆掺量为20%时,拌合物的流动度能满足施工要求,固化体的抗压强度满足GB14569.1—93要求,其固化体的浸出率较普通硅酸盐水泥的低。硅灰能够改善AASCM与模拟泥浆拌合物的和易性及降低其固化体的浸出率。     

测定放射性废物固化制品浸出因子的建议(二)

本文给出了长方形固化制品扩散方程的解和有关的计算曲线。建议用浸出因子来表达浸出试验的结果。本文实际上是作者在本刊1982年第1期上所发表的文章的补充。     

碱矿渣复合水泥固化模拟放射性焚烧灰

用偏高岭土、沸石及聚合物乳胶粉改性的碱矿渣复合水泥进行了模拟放射性焚烧灰固化处置研究。结果表明:模拟放射性焚烧灰包容量为40%时,水泥固化体性能满足国标GB14569.1—93要求。Cs+的第42d浸出率(GB7023—86,25℃)最低为1.32×10-4cm/d,累积浸出分数仅为0.041cm。28d抗压强度最低为45.6MPa,且后期强度增长依然较高。碱矿渣复合水泥凝结迅速,克服了焚烧灰中某些成分对水化造成的不利影响。偏高岭土、沸石之间存在协同效应,显著提高固化体的抗压强度,同时改善对核素离子的固化能力。乳胶粉在固化体内形成三维网状结构,改善固化体韧性及抗冲击性,引入的微小气泡优化孔结构、提高耐久性,但导致抗压强度下降,掺量以5%为宜。     

放射性废物水泥固化体浸出试验的比对

本文总结了1983年6月至7月进行的放射性废物水泥固化体浸出试验的比对工作。这次比对有6个单位7个实验室参加,比对试验条件基本上按照“放射性废物固化体长期浸出试验”(标准讨论稿)中的规定。比对结果表明,各实验室第42天宋总β累积浸出分数的平均值之间的最大偏差为±20%,同时也表明“标准讨论稿”基本上是可行的。     

用短期试验表征放射性废物固化体的抗浸出性

参照国标GB 7023—1986和美国核学会标准ANSI/ANS-16.1-2003开展了长期浸出和短期浸出的比对试验,通过所得的放射性核素的浸出率和浸出指数相关表征参数的比较,证明了用5 d短期试验方法检测放射性废物固化体的抗浸出性是可行的。     

碱矿渣水泥固化模拟高放废液的研究

研究了用碱矿渣水泥固化模拟高放废液。结果表明,碱矿渣水泥在抗压强度、孔结构、Cs离子浸出性能及热稳定性等方面均优于硅酸盐水泥和高铝水泥。以碱矿渣水泥为基体,掺入适量沸石和硅灰,采用特殊工艺,在废物包容量小于25％时。固化体抗压强度65-100MPa,孔隙率小于10％,核素Cs和Sr离子浸出率仅为10~(-5)和10~(-6)g·cm~(-2)·d~(-1)的水平,与现有玻璃固化体性能相近。另外还探讨了核素离子在碱矿渣水泥固化体中的固化机理。     

锆英石陶瓷固化模拟放射性废物泥浆的初步研究

采用天然锆英石为固化基材,对模拟放射性废物泥浆的陶瓷固化进行了探索研究.借助失重-差示扫描量热法(TG-DSC)、X射线衍射法(XRD)等分析手段,研究了工艺因素对固化体结构性能的影响.实验结果表明:对于主要成分为Fe(OH)3胶体、钾、钠的硫酸盐和高锰酸盐的模拟废物,当废物掺量为10%、30%、50%时,在本工艺条件下,固化样品开始烧结温度分别为1140 ℃、1100 ℃、1100 ℃.ZrSiO4在1170 ℃开始分解,生成ZrO2晶体,在1240 ℃左右完全分解.烧结温度影响烧结体中主要物相.当烧结温度较低(＜1170 ℃)时,烧结体主要物相是锆英石(ZrSiO4)、Fe2O3和玻璃相;当烧结温度达到1240 ℃时,主要物相为ZrO2晶体、玻璃相和Fe2O3.由于废物的主要成分硫酸盐及Fe(OH)3在1100 ℃以上分解,对固化体的致密烧结产生了不利的影响,烧结体出现膨胀起泡现象,致密度较差,说明本工艺尚需进一步改善.     

碱矿渣水泥固化模拟高放废液提高Cs+抗浸出性能的研究

研究了模拟高放废液加入NiSO4和K4[Fe(CN)6]预处理经碱矿渣水泥固化后Cs+的抗浸出性能.实验结果表明,NiSO4与K4[Fe(CN)6]反应生成的亚铁氰化钾镍在很宽的酸度、温度范围内对铯的离子交换是个较快的过程,且选择性高、稳定性好;经预处理的废液碱矿渣水泥固化体的抗Cs+浸出性能得到明显提高采用GB 7023-86方法,在25 ℃,第42 d,Cs+浸出率为未经预处理的固化体的3.24%,达到10-6 cm*d-1;采用MCC-1方法,90 ℃,第28 d,Cs+浸出率为未经预处理的4.85%,达到10-4 g*cm-2*d-1.     

高放废物地质处置用低pH胶凝材料及其基本性能试验研究

pH值小于11的低pH胶凝材料是高放废物处置库建造所需的关键材料。为支撑我国北山高放废物地质处置地下实验室和未来处置库的建设,本文采用破碎溶出法,研究普通硅酸盐水泥掺入不同矿物掺合料后硬化体pH值的变化规律,得到了低pH胶凝材料的配比。通过渗透、浸泡和极限溶出试验评价了低pH胶凝材料的可靠性,借助X射线衍射和扫描电镜,结合室内试验,测定分析了其水化产物、抗压强度和流变参数,并评估了其对北山地下水环境的影响。结果表明：胶凝材料中CaO/SiO₂(质量比)与硬化体pH值呈线性关系,低pH胶凝材料的基础配比为在普通硅酸盐水泥中掺入40%的硅灰,硬化体渗透水和浸泡水的pH值分别在约28 d和90 d降低至11以下,在万年尺度分解为松散颗粒时的最大pH值约为11.2,满足处置库要求。与普通硅酸盐水泥相比,低pH胶凝材料150 d水化产物中不含氢氧化钙,胶砂体28 d抗压强度更高,但相同水胶比时注浆浆液的黏稠度更大;按照水固比1∶1浸泡硬化体,浸泡水的主要离子浓度变化幅度不大,对北山地下水环境的影响更小。     

放射性废离子交换树脂水泥固化的强度和配方研究

放射性废离子交换树脂是核电站排出的主要放射性废物之一,国际上大多采用固化处理。离子交换树脂的吸水溶胀性和化学活性,给所有固化技术都带来一个普遍的问题,即树脂固化物容易碎裂。因此我们着重就离子交换树脂-水泥固化物的强度、配方和碎裂机理等方面进行了一些初步的研究工作。