用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体、固化方法及固化系统与流程

本发明涉及核电厂放射性废物处理，尤其涉及一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体、固化方法及固化系统。

背景技术：

1、核电站在运行期间会产生放射性湿废物，如废树脂、浓缩液以及废过滤器芯子。这些废物中的放射性核素以一种不稳定的形态存在，一旦暴露于环境中将可能向环境弥散或者迁移，形成放射性热点，增加人员内、外照射风险，增大国家辐射防护管理难度，造成环境污染。

2、水泥固化是基于水泥的水化胶凝作用而对废物进行固化处理的一种方法，它能将放射性核素均匀固定在稳定的水泥固化体介质中，水泥固化体依靠机械密封、基体吸附以及固溶等作用将核素离子滞留在固化体中，使其形成一种安定的固体形态，以便于长期贮存与安全运输。然而目前核电站使用的水泥固化技术存在以下缺陷：(1)废物固化后所产生的水泥固化体的部分性能相对不如其它固化技术；(2)当出现放射性湿料或干料计量偏差较大时，废树脂固化过程中容易出现树脂上浮问题，造成水泥固化体性能不满足要求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体、固化方法及固化系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体，由以下重量份数的原料制成：放射性废物10-20份、干料59-73份、减水剂1-3份、除盐水15-25份；干料包括膨润土3-5份、水泥55-65份和石灰1-3份。

3、优选地，膨润土为geko-oae。

4、优选地，减水剂为聚羧酸系减水剂，聚羧酸系减水剂包括聚羧酸酯、聚羧酸醚中的至少一种。

5、优选地，放射性废物包括废树脂、浓缩液、淤泥中的至少一种，废树脂的含水率为10-15％。

6、一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化方法，用于制备水泥固化体，包括以下步骤：

7、s1、称取原料：分别称取放射性废物10-20份、干料59-73份、减水剂1-3份、除盐水15-25份；干料包括膨润土3-5份、水泥55-65份和石灰1-3份；

8、s2、将放射性废物、除盐水和减水剂混合，并进行第一次搅拌，得到第一混合物；

9、s3、将膨润土、水泥和石灰混合均匀，得到干料；将干料至少分四次加入第一混合物中，随后进行第二次搅拌，得到水泥浆，水泥浆固化后形成水泥固化体。

10、优选地，在称取放射性废物前，对放射性废物进行脱水预处理。

11、优选地，第一次搅拌为以100-150rpm的转速搅拌8-12min，第二次搅拌为以150-220rpm的转速搅拌8-12min。

12、优选地，s3步骤中，干料分四次加入第一混合物中，第一次加入的干料重量为干料总量的55-65％，第二次加入的干料重量为干料总量的20-30％，第三次加入的干料重量为干料总量的5-15％，第四次加入的干料重量为干料总量的3-7％，每次加料后间隔1-3min。

13、一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化系统，应用于水泥固化方法中，水泥固化系统包括固化容器、第一填充部、第二填充部、搅拌装置以及用于运输固化容器的输送装置；第一填充部和第二填充部都设置在固化容器的上方，并沿着固化容器的运动方向依次排列，搅拌装置设置在第二填充部的上方。

14、优选地，水泥固化系统还包括放射性废物计量装置、除盐水管线、减水剂计量装置和干料计量装置；

15、第一填充部的一端连接固化容器，另一端连接放射性废物计量装置和除盐水管线；第二填充部的一端连接固化容器，另一端连接干料计量装置和减水剂计量装置。

16、本发明的有益效果：

17、本发明在水泥固化体中添加膨润土、减水剂，膨润土具有增稠作用，在相同水灰比情况下稠化水泥固化体，并牵制放射性废物在水泥浆体中的移动，减少放射性废物在水泥固化体中分布不均匀的问题；此外，膨润土具有离子交换吸附性，可减少放射性核素迁移，强化水泥固化体对放射性核素的包裹性，从而改善水泥固化体的性能并减少水泥固化体的辐射热点，而减水剂可减少用水量并改善水泥固化体的流动性。

18、本发明的水泥固化方法工艺简单、生产成本低，可应用于核电厂放射性废物处理，具有可操作性，制得的水泥固化体的均匀性和稳定性好，且水泥固化体的各项性能符合国家标准的要求。

19、本发明的水泥固化系统的运行过程简单高效，对放射性废物的固化效果好，提高水泥固化系统的利用率，降低建设水泥固化线的投入成本，可在核电厂废物处理中广泛应用。

技术特征：

1.一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：放射性废物10-20份、干料59-73份、减水剂1-3份、除盐水15-25份；所述干料包括膨润土3-5份、水泥55-65份和石灰1-3份。

2.根据权利要求1所述的用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体，其特征在于，所述膨润土为geko-oae。

3.根据权利要求1所述的用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，所述聚羧酸系减水剂包括聚羧酸酯、聚羧酸醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体，其特征在于，所述放射性废物包括废树脂、浓缩液、淤泥中的至少一种，所述废树脂的含水率为10-15％。

5.一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的用于核电厂放射性废物处理的水泥固化方法，其特征在于，在称取所述放射性废物前，对所述放射性废物进行脱水预处理。

7.根据权利要求5所述的用于核电厂放射性废物处理的水泥固化方法，其特征在于，所述第一次搅拌为以100-150rpm的转速搅拌8-12min，第二次搅拌为以150-220rpm的转速搅拌8-12min。

8.根据权利要求5所述的用于核电厂放射性废物处理的水泥固化方法，其特征在于，s3步骤中，所述干料分四次加入所述第一混合物中，第一次加入的所述干料重量为所述干料总量的55-65％，第二次加入的所述干料重量为所述干料总量的20-30％，第三次加入的所述干料重量为所述干料总量的5-15％，第四次加入的所述干料重量为所述干料总量的3-7％，每次加料后间隔1-3min。

9.一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化系统，应用于权利要求5至8任一项所述的水泥固化方法中，其特征在于，所述水泥固化系统包括固化容器(1)、第一填充部(2)、第二填充部(3)、搅拌装置(4)以及用于运输所述固化容器(1)的输送装置(5)；所述第一填充部(2)和所述第二填充部(3)都设置在所述固化容器(1)的上方，并沿着所述固化容器(1)的运动方向依次排列，所述搅拌装置(4)设置在所述第二填充部(3)的上方。

10.根据权利要求9所述的用于核电厂放射性废物处理的水泥固化系统，其特征在于，水泥固化系统还包括放射性废物计量装置(21)、除盐水管线(22)、减水剂计量装置(31)和干料计量装置(32)；

技术总结
本发明公开一种用于核电厂放射性废物处理的水泥固化体、固化方法及固化系统，该水泥固化体由以下重量份数的原料制成：放射性废物10‑20份、干料59‑73份、减水剂1‑3份、除盐水15‑25份；干料包括膨润土3‑5份、水泥55‑65份和石灰1‑3份；固化方法：称取原料并混合得到水泥浆，固化后得到水泥固化体；水泥固化系统包括固化容器、第一填充部、第二填充部、搅拌装置以及用于运输固化容器的输送装置，第一填充部和第二填充部都设置在固化容器的上方，并沿着固化容器的运动方向依次排列，搅拌装置设置在第二填充部的上方。本发明减少放射性废物在水泥固化体中分布不均匀的问题，强化水泥固化体对放射性核素的包裹性。

技术研发人员：石胜利,肖瑶,伍家彬
受保护的技术使用者：中广核工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16