基于水热合成的放射性浆料固化反应装置及处理方法与流程

本发明的至少一个实施例涉及一种基于水热合成的放射性浆料固化反应装置，尤其涉及一种基于水热合成的放射性浆料固化反应装置及处理方法。

背景技术：

1、核能的快速发展会产生大量的放射性碘废物，包括碘洗脱液、碘吸附剂等。放射性碘废物化学性质不稳定，易释放碘元素至周边环境，对环境造成污染，影响人身体健康，因此需要将放射性碘废物转化为符合长期处置要求的碘固化体。

2、方钠石是一种天然矿物，可将碘元素固定在铝硅笼状晶格中，抑制碘元素扩散，具有碘元素包容率高、浸出率低、长期稳定性好等优点。方钠石传统制备方法为固相烧结法和传统水热法。固相烧结法优点为工艺简单、操作便捷，缺点在于制备温度高、保温时间长，易造成碘挥发。传统水热法可使挥发性核素溶解在水中，避免了核素逸出的风险，同时所得产物纯度高、分散性好、粒径易控制，更适合于放射性废物固化。传统水热法的缺点在于反应速率低，制备效率低、周期长。

技术实现思路

1、针对于现有的技术问题，本发明提供一种基于水热合成的放射性浆料固化反应装置及处理方法，用于至少部分解决以上技术问题。

2、本发明实施例提供一种基于水热合成的放射性浆料固化反应装置，包括反应容器，被构造为内部有空腔的罐体结构，并包括：进料管，连通设置于所述反应容器的顶部，被构造为输送放射性浆料；以及出料管，连通设置于所述反应容器的底部；电加热棒，安装于所述反应容器内，被构造为对放置于所述反应容器内的所述放射性浆料加热，以达到超临界或亚临界水热反应环境，并制备固化体；以及泄压组件，被构造为对所述反应容器泄压，并包括：连通支管，与所述进料管连通设置；以及爆破片，安装于所述连通支管，具有将所述连通支管堵塞的封闭状态和在标定压力爆破的打开状态，以以在所述反应容器大于等于所述标定压力的情况下，进行泄压。

3、本发明实施例还提供一种基于水热合成的放射性浆料固化反应装置的处理方法，包括将放射性浆料输送至反应容器内并搅拌；将所述反应容器升温，以达到超临界或亚临界水热反应环境，并保温预设时段，使得所述放射性浆料反应并制备固化体；所述反应容器冷却降温至60℃；将所述固化体从所述反应容器排出。

4、根据本发明提供的基于水热合成的放射性浆料固化反应装置及处理方法，放射性浆料通过进料管进入反应容器内，电加热棒加热升温，使得反应容器内的放射性浆料处于超临界或亚临界水热反应环境，在制备过程中，在反应容器内的压力大于爆破片的标定压力的情况下，爆破片发生爆破，调整至爆破的打开状态，从而对反应容器泄压，避免发生压力过大而超压的风险；反应装置提供的超临界或亚临界水热反应环境能够有效提高水热反应速率，提高了放射性浆料中的放射性元素制备生成固化体的反应速率和制备效率。

技术特征：

1.一种基于水热合成的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，所述反应容器(1)包括：

3.根据权利要求2所述的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，所述罐体(11)包括：

4.根据权利要求1所述的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，所述电加热棒(2)设置有多个，多个所述电加热棒(2)绕所述反应容器(1)的轴线环绕设置。

5.根据权利要求2所述的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，还包括冷却盘管(4)，所述冷却盘管(4)的两端与所述反应容器(1)连通形成进水口(41)和出水口(42)，所述冷却盘管(4)螺旋盘绕于所述罐体(11)的内壁，以对所述反应容器(1)冷却降温。

6.根据权利要求5所述的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，所述进水口(41)和所述出水口(42)均设置于所述反应容器(1)的顶部。

7.根据权利要求1所述的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，所述反应容器(1)的上设置有测温热电偶(5)，被构造为检测所述反应容器(1)内的温度。

8.根据权利要求1所述的放射性浆料固化反应装置，其特征在于，还包括压力变送器(6)，安装于所述连通支路，被配置为检测所述反应容器(1)的压力。

9.一种根据权利要求1-8任一所述的基于水热合成的放射性浆料固化反应装置的处理方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述超临界或亚临界水热反应环境的温度范围为100℃-400℃，压力范围为0.1mpa-25mpa。

11.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述将所述反应容器(1)升温，以达到超临界或亚临界水热反应环境，并保温预设时段过程中，所述反应装置的冷却水保持运行状态。

12.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述将所述固化体从所述反应容器(1)排出过程中，向所述反应容器通入压缩空气，以推动所述固化体排出。

13.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，还包括向所述反应容器(1)内注入去离子水进行清洗。

技术总结
本发明公开了一种基于水热合成的放射性浆料固化反应装置及处理方法，反应装置包括反应容器，被构造为内部有空腔的罐体结构，并包括：进料管，连通设置于反应容器的顶部，被构造为输送放射性浆料；以及出料管，连通设置于反应容器的底部；电加热棒，安装于反应容器内，被构造为对放置于反应容器内的放射性浆料加热，以达到超临界或亚临界水热反应环境，并制备固化体；以及泄压组件，被构造为对反应容器泄压，并包括：连通支管，与进料管连通设置；以及爆破片，安装于连通支管，具有将连通支管堵塞的封闭状态和在标定压力爆破的打开状态，以以在反应容器大于等于标定压力的情况下，进行泄压，提高了反应速率和固化体制备效率。

技术研发人员：张振涛,冯亚鑫,刘刈,张玉钏,李宜宁,班子惠,张建伟,陈艳,张兴旺,张立军,吴杰
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31