第4部分：低中放废物的固定化.pdf

放射性废物处理与处置放射性废物处理与处置 2020202011111111年年年年3 3 3 3月月月月 哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 矫彩山矫彩山矫彩山矫彩山 第第4 4 4 4章低中放废物的固定化章低中放废物的固定化 定义定义 废物整备 废物整备 conditioningconditioningconditioningconditioning 技术 技术 是指为使废物形成一种适于装卸 是指为使废物形成一种适于装卸 handlinghandlinghandlinghandling 运输 储存 运输 储存 和 或 处置的货包和 或 处置的货包 overpack overpack overpack overpack 而进行的作业活动 包括转形而进行的作业活动 包括转形 减容 包装等 减容 包装等 固定化固定化 主要指废物的转形 包括放射性废液的固化 散固体废物 主要指废物的转形 包括放射性废液的固化 散固体废物 如灰粉和废树脂 的包封以及在桶装不可压缩固体废物 如金如灰粉和废树脂 的包封以及在桶装不可压缩固体废物 如金 属部件 周围浇注埋置基料 如水泥灰桨 属部件 周围浇注埋置基料 如水泥灰桨 第第4 4 4 4章低中放废物的固定化章低中放废物的固定化 处理对象处理对象 放射性浓缩废水放射性浓缩废水 如蒸发残渣 沉淀泥浆 离子交换再生废液等如蒸发残渣 沉淀泥浆 离子交换再生废液等 放射性湿固体废物放射性湿固体废物 如废离子交换树脂等如废离子交换树脂等 粉状放射性固体废物粉状放射性固体废物 如焚烧灰烬等如焚烧灰烬等 不可压缩散件固体废物不可压缩散件固体废物 基材选择基材选择 考虑废物的放射性水平和物理化学性质以及处置库对废物的接考虑废物的放射性水平和物理化学性质以及处置库对废物的接 受标准等 常用的有水泥 沥青 聚合物 陶瓷和玻璃等受标准等 常用的有水泥 沥青 聚合物 陶瓷和玻璃等 固定化性能固定化性能水泥水泥沥青沥青聚合物聚合物玻璃玻璃 工艺过程工艺过程 复杂性复杂性 灵活性灵活性 减容减容 成本成本 废物形态废物形态 与废物流相容性与废物流相容性 废物包容量废物包容量 抗压强度抗压强度 抗冲击性抗冲击性 耐火性耐火性 辐射稳定性辐射稳定性 放射性核素滞留能力放射性核素滞留能力 锕系核素锕系核素 非锕系核素非锕系核素 低低 高高 增容增容 低低 一般一般 一般一般 高高 高高 高高 高高 高高 低低 高高 高高 减容减容 高高 一般一般 高高 低低 一般一般 低低 一般一般 低低 高高 高高 一般一般 增容增容 高高 好好 高高 一般一般 一般一般 一般一般 一般一般 低低 高高 高高 高高 减容减容 最高最高 好好 高高 最高最高 一般一般 高高 最高最高 最高最高 最高最高 各类基材固定低中放废物的主要性能比较各类基材固定低中放废物的主要性能比较 水泥固化水泥固化 原理原理 将水泥 放射性废物 水及添加剂等按一定比例进行混合 将水泥 放射性废物 水及添加剂等按一定比例进行混合 废液中的水与水泥发生水化反应 生成氢氧化钙等水泥水废液中的水与水泥发生水化反应 生成氢氧化钙等水泥水 化产物 化产物 水泥水化产物激活粉煤灰中的活性成分 生成凝胶物质 水泥水化产物激活粉煤灰中的活性成分 生成凝胶物质 在水化产物凝结固化过程中 废液中的放射性物质被在水化产物凝结固化过程中 废液中的放射性物质被物理物理 吸附或化学结合吸附或化学结合到水泥基体中 到水泥基体中 处理对象处理对象 低中放废水及废树脂等 低中放废水及废树脂等 水泥固化水泥固化 优点优点 1 1 1 1 方法成熟 过程简单 常温操作 安全方便 方法成熟 过程简单 常温操作 安全方便 2 2 2 2 水泥原料易得 价低 固化过程能耗小 成本低 水泥原料易得 价低 固化过程能耗小 成本低 3 3 3 3 操作过程中不产生工艺尾气 操作过程中不产生工艺尾气 4 4 4 4 固化体机械强度高 耐热性好 不可燃 抗辐照能 固化体机械强度高 耐热性好 不可燃 抗辐照能 力强 力强 采用高效搅拌装置的水泥固化流程示例采用高效搅拌装置的水泥固化流程示例 水泥固化水泥固化 缺点缺点 1 1 1 1 固化体体积大于废物体积 当废物包容量为 固化体体积大于废物体积 当废物包容量为10101010 30303030 时 时 体积增大体积增大0 50 50 50 5 1 1 1 1倍 重量增大倍 重量增大5 5 5 5倍左右 倍左右 2 2 2 2 不太适合含盐量高的废物固化 不太适合含盐量高的废物固化 2 2 2 2 固化工艺对废水的 固化工艺对废水的pHpHpHpH值要求较高 需要预先调料 值要求较高 需要预先调料 3 3 3 3 操作过程中产生粉尘 污染环境 操作过程中产生粉尘 污染环境 4 4 4 4 水泥固化体的放射性核素的浸出率比较高 约比沥青固化体 水泥固化体的放射性核素的浸出率比较高 约比沥青固化体 高高2 2 2 2个数量级 比玻璃固化体高个数量级 比玻璃固化体高4 4 4 4 5 5 5 5个数量级 个数量级 水泥固化水泥固化 常用水泥及特点常用水泥及特点 水泥品种水泥品种主要特点主要特点 波特兰波特兰 型型 波特兰波特兰 型型 波特兰波特兰 型型 波特兰波特兰 型型 波特兰波特兰 型型 火山灰水泥火山灰水泥 高铝水泥高铝水泥 沸石水泥沸石水泥 高炉水泥高炉水泥 最常用 硫酸盐废物除外 最常用 硫酸盐废物除外 水化速率低 放热少 生热速率慢 凝固快 抗硫酸盐作用好水化速率低 放热少 生热速率慢 凝固快 抗硫酸盐作用好 凝固快 生热速率快 放热多 不适于大体积水泥灌浇凝固快 生热速率快 放热多 不适于大体积水泥灌浇 凝固慢 生热速率慢 放热少 适于大体积水泥灌浇凝固慢 生热速率慢 放热少 适于大体积水泥灌浇 抗硫酸盐作用好 抗海水作用好抗硫酸盐作用好 抗海水作用好 渗透率低 强度好 凝固快 抗裂纹 耐海水作用 水化过程放热量大 价格高渗透率低 强度好 凝固快 抗裂纹 耐海水作用 水化过程放热量大 价格高 强度好 抗浸出性能好 耐硫酸盐和酸作用 凝固快强度好 抗浸出性能好 耐硫酸盐和酸作用 凝固快 强度好 抗浸出性能好强度好 抗浸出性能好 凝固慢 渗透率低 抗硫酸盐作用好 养护温度低凝固慢 渗透率低 抗硫酸盐作用好 养护温度低 水泥固化体的改性水泥固化体的改性 添加剂改性添加剂改性 添加剂添加剂作作 用用添加剂添加剂作作 用用 蛭石蛭石 沸石沸石 膨润土膨润土 硅酸钡硅酸钡 水玻璃水玻璃 降低铯浸出率降低铯浸出率 降低铯浸出率 提高强度降低铯浸出率 提高强度 降低铯浸出率降低铯浸出率 降低锶浸出率降低锶浸出率 促凝 固化硼酸促凝 固化硼酸 锰铁矿锰铁矿 消石灰消石灰 页岩粉页岩粉 陶土陶土 飞灰飞灰 降低铯浸出率降低铯浸出率 固化硼酸固化硼酸 防止裂纹防止裂纹 降低铯浸出率降低铯浸出率 降低锶浸出率降低锶浸出率 水泥固化常用的添加剂及其作用水泥固化常用的添加剂及其作用 水泥固化体的改性水泥固化体的改性 聚合物浸渍改性聚合物浸渍改性 改性后的固化体被称为改性后的固化体被称为 聚合物填充混凝土聚合物填充混凝土 PICPICPICPIC 目的 目的 是降低固化体的渗透性 提高其机械强度与抗化学腐蚀性能是降低固化体的渗透性 提高其机械强度与抗化学腐蚀性能 水泥固化水泥固化 真空脱水真空脱水 165 165 165 165 苯乙烯等苯乙烯等 单体浸渍单体浸渍 加热聚合加热聚合 废水废水水泥水泥 蒸汽蒸汽 引发剂引发剂 PICPICPICPIC PICPICPICPIC中试规模装置示意图中试规模装置示意图 水泥固化体的主要性能指标水泥固化体的主要性能指标 抗浸出性 抗浸出性 leach resistanceleach resistanceleach resistanceleach resistance 浸出率浸出率 腐蚀速率腐蚀速率 累积浸出分数累积浸出分数 式中 式中 R R R Rn n n n 在第在第n n n n浸出周期的腐蚀速率 浸出周期的腐蚀速率 cm dcm dcm dcm d NRNRNRNR n n n n 在第在第n n n n浸出周期元素浸出率 浸出周期元素浸出率 g cmg cmg cmg cm2 2 2 2 d d d d 3 3 3 3H H H H 137 137137137Cs Cs Cs Cs 90 909090Sr Sr Sr Sr 60 606060Co Co Co Co 239 239239239Pu PuPuPu K K K K i i i i 元素元素i i i i的累积浸出分数 的累积浸出分数 A A A A0 0 0 0 浸出试验样品中某元素的初始质量浸出试验样品中某元素的初始质量 g g g g 或活度或活度 Bq Bq Bq Bq A A A An n n n 在第在第n n n n浸出周期中某元素的浸出质量浸出周期中某元素的浸出质量 g g g g 或活度或活度 Bq Bq Bq Bq 如果用活度作计算 如果用活度作计算 应该做衰变校正 应该做衰变校正 F F F F 样品几何表面积 样品几何表面积 cmcmcmcm2 2 2 2 V V V V 浸出剂体积 浸出剂体积 cmcmcmcm3 3 3 3 t t t tn n n n 浸出试验时间 浸出试验时间 d d d d 水泥固化体的主要性能指标水泥固化体的主要性能指标 机械机械强度 抗压强度 强度 抗压强度 compressive strengthcompressive strengthcompressive strengthcompressive strength 水泥固化体通常均具有较高的抗压强度 一般为水泥固化体通常均具有较高的抗压强度 一般为10 20Mpa10 20Mpa10 20Mpa10 20Mpa 能够满足运输 贮存和处置等过程不低于能够满足运输 贮存和处置等过程不低于7 Mpa7 Mpa7 Mpa7 Mpa的要求 的要求 耐辐照性 耐辐照性 radiation resistanceradiation resistanceradiation resistanceradiation resistance 可承受可承受101010108 8 8 8GyGyGyGy的剂量 低中放水泥固化体比较稳定 但高放废的剂量 低中放水泥固化体比较稳定 但高放废 液的强辐照作用 可使固化体中的结合水分发生辐解作用 破液的强辐照作用 可使固化体中的结合水分发生辐解作用 破 坏固化体结构 产生气孔 裂纹 并对容器产生较大内压等 坏固化体结构 产生气孔 裂纹 并对容器产生较大内压等 再考虑到水泥固化体的高浸出性 所以它不适宜固化高放废液再考虑到水泥固化体的高浸出性 所以它不适宜固化高放废液 热稳定性 热稳定性 thermal resistancethermal resistancethermal resistancethermal resistance 水泥固化体不可燃 有较好的热稳定性 低中放废物的释热率水泥固化体不可燃 有较好的热稳定性 低中放废物的释热率 较低 不会对水泥固化体造成明显影响 较低 不会对水泥固化体造成明显影响 几种特殊废物的水泥固化技术几种特殊废物的水泥固化技术 废树脂的水泥固化废树脂的水泥固化 废树脂如果单独进行水泥固定 则树脂的包容量一旦超过废树脂如果单独进行水泥固定 则树脂的包容量一旦超过 15151515 固化体的性能便明显下降 甚至会因树脂吸水溶胀 固化体的性能便明显下降 甚至会因树脂吸水溶胀 产生的应力而使固化体胀裂 产生的应力而使固化体胀裂 在实践中为获得较高的废物总包容量 通常将废树脂与其在实践中为获得较高的废物总包容量 通常将废树脂与其 它废水一起水泥固化 它废水一起水泥固化 有机废液的水泥固化有机废液的水泥固化 水泥固化有机废液的能力一般只有水泥固化有机废液的能力一般只有12vol 12vol 12vol 12vol 左右 但用乳左右 但用乳 化剂对有机废物进行预乳化处理 可显著提高其包容量 化剂对有机废物进行预乳化处理 可显著提高其包容量 利用吸收剂对有机废液进行吸附处理 使之转化为固体颗利用吸收剂对有机废液进行吸附处理 使之转化为固体颗 粒形态 然后再用水泥固定化 则可使有机废液的包容量粒形态 然后再用水泥固定化 则可使有机废液的包容量 得到大幅度提高 得到大幅度提高 水泥 g有机废液 g吸收剂 g水 g包容量 vol 20032 2 71 黏土 71 15 6 20084 0 24 蛭石 120 21 8 200321 011 天然纤维 70 56 0 200372 0 265 硅藻土 160 38 7 200295 034 合成纤维 165 44 5 添加不同吸收剂的有机废液水泥固化配方添加不同吸收剂的有机废液水泥固化配方 几种特殊废物的水泥固化技术几种特殊废物的水泥固化技术 含氚废水水泥固化含氚废水水泥固化 水泥可强烈地束缚水泥可强烈地束缚HTOHTOHTOHTO 但由于水泥固化体中存在许多 但由于水泥固化体中存在许多 孔隙 孔隙 HTOHTOHTOHTO的逐渐释放是必然的 的逐渐释放是必然的 为了降低水泥固化体中氚的释放速率 法国为了降低水泥固化体中氚的释放速率 法国CEACEACEACEA的学者的学者 研究了含氚废物 氚水和氚污染固体废物 的聚合物浸渍研究了含氚废物 氚水和氚污染固体废物 的聚合物浸渍 水泥固化 水泥固化 PICPICPICPIC 我国原子能研究院也对含氚废水的水泥固化体进行了涂覆我国原子能研究院也对含氚废水的水泥固化体进行了涂覆 实验研究 结果表明用沥青 苯乙烯单体复盖水泥固化体实验研究 结果表明用沥青 苯乙烯单体复盖水泥固化体 后 浸出分数比裸体固化物均有降低 一般降低后 浸出分数比裸体固化物均有降低 一般降低1 21 21 21 2个量级个量级 其中沥青复盖固化体表面抗氚浸出效果最好 其中沥青复盖固化体表面抗氚浸出效果最好 几种特殊废物的水泥固化技术几种特殊废物的水泥固化技术 散固体废物的水泥固定化散固体废物的水泥固定化 对象 对象 切割解体的废混凝土块 金属部件等桶装的不可压切割解体的废混凝土块 金属部件等桶装的不可压 缩的散件废物 超级压缩产生的压饼 缩的散件废物 超级压缩产生的压饼 pelletspelletspelletspellets 目的 目的 用水泥灰浆浇注到桶内 以保证废物的完整性 满足用水泥灰浆浇注到桶内 以保证废物的完整性 满足 最终处置的需要最终处置的需要 操作 操作 为了确保浇注的水泥能充满废物的间隙 一般需将废为了确保浇注的水泥能充满废物的间隙 一般需将废 物桶置于一机械震动平台上 在水泥浇注的过程中使废物桶震物桶置于一机械震动平台上 在水泥浇注的过程中使废物桶震 动 动 沥青固化沥青固化 原理原理 将低中放废物和熔融沥青或乳化沥青混合均匀 将低中放废物和熔融沥青或乳化沥青混合均匀 蒸发去除水分 蒸发去除水分 装筒冷却成包容有盐分或固体物质的沥青固化体 装筒冷却成包容有盐分或固体物质的沥青固化体 处理对象处理对象 蒸发残液 废树脂 再生液 有机废液 化学沉淀泥浆 废蒸发残液 废树脂 再生液 有机废液 化学沉淀泥浆 废 塑料和焚烧灰等低中放废物 塑料和焚烧灰等低中放废物 沥青固化沥青固化 优点优点 1 1 1 1 沥青原料易得 价低 固化成本低于水泥固化 沥青原料易得 价低 固化成本低于水泥固化 2 2 2 2 减容效果较好 固化同量的废物 沥青固化体的体积为水 减容效果较好 固化同量的废物 沥青固化体的体积为水 泥固化体的泥固化体的 1 21 21 21 2 1 41 41 41 4 3 3 3 3 沥青固化体的含盐量可高达 沥青固化体的含盐量可高达50 50 50 50 60 60 60 60 而水泥固化体的 而水泥固化体的 含盐量达到含盐量达到10101010 20202020 后 固化体机械强度就显著降低 后 固化体机械强度就显著降低 4 4 4 4 与水泥固化相比 可以处理比活度较高的放射性废水 与水泥固化相比 可以处理比活度较高的放射性废水 5 5 5 5 沥青固化体与水不相容 故核素浸出率很低 一般为 沥青固化体与水不相容 故核素浸出率很低 一般为 10101010 5 5 5 5 10101010 3 3 3 3 g cm g cm g cm g cm2 2 2 2 d d d d 比水泥固化体低 比水泥固化体低101010102 2 2 2 101010103 3 3 3 6 6 6 6 沥青固化体的重量和体积随时间的变化远比水泥固化体小 沥青固化体的重量和体积随时间的变化远比水泥固化体小 这可降低处置费用 这可降低处置费用 7 7 7 7 沥青能抵御微生物侵蚀 沥青能抵御微生物侵蚀 沥青固化沥青固化 缺点缺点 1 1 1 1 工艺及设备比水泥固化复杂 需要工艺尾气处理系统 工艺及设备比水泥固化复杂 需要工艺尾气处理系统 2 2 2 2 沥青软化并脱水 需加热 沥青软化并脱水 需加热 150150150150 230230230230 故能耗较高 故能耗较高 3 3 3 3 需要外包装容器 否则沥青在处置场环境温度较高 如高 需要外包装容器 否则沥青在处置场环境温度较高 如高 于于40 40 40 40 时 时会软化 时 时会软化 4 4 4 4 沥青具有可燃性 尤其是含有能产生强氧化性的氮氧化物 沥青具有可燃性 尤其是含有能产生强氧化性的氮氧化物 的物质时 会氧化沥青而加剧其可燃性甚至爆炸 所以必须配备的物质时 会氧化沥青而加剧其可燃性甚至爆炸 所以必须配备 有效的防火系统 有效的防火系统 5 5 5 5 沥青固化体的抗辐射性较差 当吸收剂量 沥青固化体的抗辐射性较差 当吸收剂量 101010107 7 7 7 Gy Gy Gy Gy时 即分时 即分 解析出解析出H H H H2 2 2 2 CHCHCHCH4 4 4 4等气体 沥青呈蜂窝状 体积膨胀等气体 沥青呈蜂窝状 体积膨胀0 30 30 30 3 20202020倍 倍 6 6 6 6 对被固化废液组成及含量有较多限制 保证固化体的稳定 对被固化废液组成及含量有较多限制 保证固化体的稳定 性及固化操作的平稳性 性及固化操作的平稳性 沥青固化沥青固化 沥青种类沥青种类 直流直流沥青 沥青 石油蒸馏后残留在底部的产物 石油蒸馏后残留在底部的产物 氧化沥青 氧化沥青 在在 200 200 200 200 260 260 260 260 下将空气吹入直馏沥青而得到的下将空气吹入直馏沥青而得到的 产物 在吹气过程中 直馏沥青中的碳氢化合物及其衍生物经产物 在吹气过程中 直馏沥青中的碳氢化合物及其衍生物经 脱氢 聚合 缩合后 粘度得到提高 产品的塑性和粘着力 脱氢 聚合 缩合后 粘度得到提高 产品的塑性和粘着力 软化点 弹性 抗冲击性 感温性等性能得到不同程度改善 软化点 弹性 抗冲击性 感温性等性能得到不同程度改善 乳化沥青 乳化沥青 在直馏沥青中加入阴离子型 碱性肥皂 阳离在直馏沥青中加入阴离子型 碱性肥皂 阳离 子型 胺盐 和非离子型表面活性剂水溶液 乳化剂 搅拌混子型 胺盐 和非离子型表面活性剂水溶液 乳化剂 搅拌混 合制成 合制成 沥青固化沥青固化 沥青物理化学特性沥青物理化学特性 化学成分化学成分 成分复杂 成分复杂 C C C C H H H H O O O O N N N N S S S S等等 软化点 软化点 在标准条件下 沥青受热而达到某一确定的软化水在标准条件下 沥青受热而达到某一确定的软化水 平的温度称为软化点 各种沥青软化点的波动范围为平的温度称为软化点 各种沥青软化点的波动范围为35353535 95959595 针入度 针入度 是衡量沥青机械强度的一个参数 其标准测试方法是衡量沥青机械强度的一个参数 其标准测试方法 为 采用针入度仪 测量在给定温度下 为 采用针入度仪 测量在给定温度下 25252525 给定负荷 给定负荷 100g 100g 100g 100g 的针在给定时间 的针在给定时间 5s5s5s5s 内扎入沥青样品的深度 内扎入沥青样品的深度 闪点 闪点 是指在标准条件下沥青中易挥发组分与明火接触开始是指在标准条件下沥青中易挥发组分与明火接触开始 燃烧的最低温度 燃烧的最低温度 沥青固化沥青固化 沥青物理化学特性沥青物理化学特性 加热后失重 加热后失重 沥青加热足够长时间后 其中的低沸点成分沥青加热足够长时间后 其中的低沸点成分 会挥发掉而影响沥青性能 如硬度和脆性的提高 会挥发掉而影响沥青性能 如硬度和脆性的提高 延展性 延展性 沥青的延展性与其流变性能密切相关 沥青在吹沥青的延展性与其流变性能密切相关 沥青在吹 气氧化 陈化和辐照过程中会因脱氢和聚合导致延展性变差 气氧化 陈化和辐照过程中会因脱氢和聚合导致延展性变差 降低温度 沥青的延展性变差 当温度降至降低温度 沥青的延展性变差 当温度降至 25 25 25 25 30 30 30 30 有明 有明 显的出现裂纹的倾向 显的出现裂纹的倾向 密度 密度 在在25252525 下 大多数沥青的密度稍大于下 大多数沥青的密度稍大于1 000kg m1 000kg m1 000kg m1 000kg m3 3 3 3 化学稳定性 化学稳定性 沥青在常温下的化学稳定性很好 但在较高温度沥青在常温下的化学稳定性很好 但在较高温度 下可与许多物质 如氧和硫 反应 导致沥青脱氢和沥青质的下可与许多物质 如氧和硫 反应 导致沥青脱氢和沥青质的 生成 酸 碱等也有影响 生成 酸 碱等也有影响 沥青固化沥青固化 辐照稳定性辐照稳定性 沥青在辐射和化学等一系列过程作用下 很容易产生辐解产沥青在辐射和化学等一系列过程作用下 很容易产生辐解产 物 辐解气体包括物 辐解气体包括H H H H2 2 2 2 CHCHCHCH4 4 4 4 COCOCOCO2 2 2 2等 等 通常氧化沥青比直馏沥青具有更好的辐照稳定性 通常氧化沥青比直馏沥青具有更好的辐照稳定性 辐照剂量达到辐照剂量达到101010106 6 6 6 GyGyGyGy将改变沥青的物理性质 破坏沥青的结将改变沥青的物理性质 破坏沥青的结 构 软化点上升 针入度降低 硬度提高等 构 软化点上升 针入度降低 硬度提高等 长期行为长期行为 沥青长期储存时存在老化倾向 影响老化的因素包括空气中沥青长期储存时存在老化倾向 影响老化的因素包括空气中 的杂质或与沥青接触的水中的杂质 包容废物的性质 状态和的杂质或与沥青接触的水中的杂质 包容废物的性质 状态和 总量以及辐照效应 总量以及辐照效应 沥青固化体的主要性能指标沥青固化体的主要性能指标 机械性能机械性能 主要是硬度和黏弹性等 主要影响因素有沥青类型 废物类主要是硬度和黏弹性等 主要影响因素有沥青类型 废物类 型和废物包容量等 型和废物包容量等 1 1 1 1 辐射可使固化体变得更硬和不易变形 辐射可使固化体变得更硬和不易变形 2 2 2 2 在运输和储存过程中 大范围的温度变化会使沥青固化体在运输和储存过程中 大范围的温度变化会使沥青固化体 机械性能变坏 机械性能变坏 化学性质化学性质 废物与沥青的化学相容性 可燃性 浸出率 溶胀废物与沥青的化学相容性 可燃性 浸出率 溶胀 性等 性等 放射化学性质放射化学性质 辐解气体的生成与释放 辐照对固化体溶胀和浸出率的影响辐解气体的生成与释放 辐照对固化体溶胀和浸出率的影响 废物成分废物成分包容量上限包容量上限所需预处理所需预处理过高包容量的后果过高包容量的后果 硝酸钠硝酸钠40wt 40wt 无需无需浸出率高 溶胀严重浸出率高 溶胀严重 硼酸盐硼酸盐 4040 45wt 45wt 硼酸钙 硼酸钙 不接受可溶性硼酸盐不接受可溶性硼酸盐 可溶性盐转化为不可溶性盐转化为不 溶性硼酸钙溶性硼酸钙 浸出率高 溶胀严重浸出率高 溶胀严重 氧化加速剂氧化加速剂 1wt 1wt 在酸性介质还原破在酸性介质还原破 坏坏 固化过程有放热反应 固化过程有放热反应 加速固化体氧化加速固化体氧化 还原剂还原剂 1wt 1wt pHpH调至调至1010 用氧化剂破坏用氧化剂破坏 固化过程有放热反应 固化过程有放热反应 加速固化体氧化加速固化体氧化 络合剂络合剂不接受不接受pHpH调至调至8 8 9 9固化过程发泡 浸出率高固化过程发泡 浸出率高 乳化剂乳化剂 6wt 6wt 固化过程发泡固化过程发泡 有机物有机物 1wt 1wt 或 或 P B CG P B CG P B CG P B CG C B PG C B PG C B PG C B PC G P BC G P BC G P BC G P BG C P BG C P BG C P BG C P BG B P CG B P CG B P CG B P CG B P CG B P CG B P CG B P C 玻璃固化玻璃固化 高放废物高放废物 中低放废物中低放废物 固化技术进步 所谓技术进步主要是用所谓技术进步主要是用冷坩埚冷坩埚技术代替以往的技术代替以往的等离子体弧等离子体弧 固化技术 提高了固化温度 提高了对废物适应性 降低固化技术 提高了固化温度 提高了对废物适应性 降低 了设备腐蚀 了设备腐蚀 美国离心式等离子体炬熔炉 美国离心式等离子体炬熔炉 PCRPCRPCRPCR 结构示意图 结构示意图 等离子体炬的温度可超等离子体炬的温度可超 过过10000100001000010000 迅速将废 迅速将废 物加热到物加热到1600 1600 1600 1600 左右左右 反应炉旋转产生反应炉旋转产生 的离心力可防止的离心力可防止 废物及熔融物从废物及熔融物从 反应炉底部流出反应炉底部流出 并有利于传热 并有利于传热 使熔融相温度 使熔融相温度 趋于均匀 熔渣趋于均匀 熔渣 定期从熔炉底部定期从熔炉底部 排出 排出 美国等离子体离心处理 美国等离子体离心处理 PACTPACTPACTPACT 系统示意图 系统示意图 俄罗斯等离子体竖型熔炉结构示意图俄罗斯等离子体竖型熔炉结构示意图 废物靠重力下降 被废物靠重力下降 被 烟道气加热 干燥并烟道气加热 干燥并 热解 产生大量的热热解 产生大量的热 解气体 在竖炉中间解气体 在竖炉中间 段进行矿化反应 废段进行矿化反应 废 物未气化部分及无机物未气化部分及无机 成分下降至熔炉 成分下降至熔炉 台湾等离子体焚烧熔融试验系统流程示意图台湾等离子体焚烧熔融试验系统流程示意图 法法 韩联合设计的核电站废物玻璃固化冷试验中试厂工艺流程示意图韩联合设计的核电站废物玻璃固化冷试验中试厂工艺流程示意图 干放 射性 废物 处理 可燃 废物 处理不 可燃废 物 就地等离子体玻璃固化过程示意图就地等离子体玻璃固化过程示意图 就地体玻璃固化就地体玻璃固化 就地玻璃固化系统示意图就地玻璃固化系统示意图 扰动式废物就地玻璃固化装置扰动式废物就地玻璃固化装置 等离子体等离子体 定义或解释定义或解释 等离子体又叫做电浆 是由部分电子被剥夺后的原子及原等离子体又叫做电浆 是由部分电子被剥夺后的原子及原 子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质 它广子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质 它广 泛存在于宇宙中 常被视为是除去固 液 气外 物质存在泛存在于宇宙中 常被视为是除去固 液 气外 物质存在 的第四态 是一种很好的导电体 等离子体可分为高温和低的第四态 是一种很好的导电体 等离子体可分为高温和低 温等离子体两种 温等离子体两种 等离子体是物质的第四态 即电离了的等离子体是物质的第四态 即电离了的 气体气体 它呈现出 它呈现出 高