
【化】 solidification of radwaste
放射性废物固化是指通过物理或化学手段将放射性物质固定于稳定基质中,形成不易迁移、抗腐蚀的固态产物,从而降低其对环境和生物的危害性。该技术是核能应用链条中确保长期安全处置的关键环节,其核心目标在于实现放射性核素的"包容-隔离"双重防护机制。
从技术实现角度,固化过程主要分为三个步骤:首先对废料进行预处理(如浓缩、干燥),随后将放射性核素与固化基质(水泥、玻璃或陶瓷)混合形成稳定结构,最后通过养护或高温熔融使混合物形成致密固化体。国际原子能机构(IAEA)《放射性废物处置安全标准》指出,优质固化体需具备低浸出率(<10⁻⁵ g/cm²·d)、抗辐照(>10⁸ Gy)和机械稳定性(抗压强度>20 MPa)等特性。
当前主流固化技术包含:
固化体的长期稳定性研究涉及加速老化实验,包括:
国际最新进展聚焦于多屏障系统开发,如英国国家核实验室研发的"玻璃-陶瓷复合固化体"将核素固定率提升至99.99%(《核材料杂志》2024年刊文)。我国《核安全法》第三十二条明确规定固化体性能须通过国家原子能机构认证,相关技术指标已对接ISO 12742国际标准。
放射性废物固化是指将气态、液态或固态放射性废物转化为性能稳定、不易弥散的固态物体的技术过程。其核心目标是确保放射性核素在长期贮存或处置过程中不会扩散到环境中,同时满足运输和封存的安全性要求。以下是关键要点解析:
水泥固化
将放射性废液与水泥混合,凝固成坚硬固化体。适用于中低水平废物(如废树脂、沉淀泥浆),操作简单且成本低,是应用最广泛的技术。
玻璃固化
高温熔融废物与玻璃基质,形成化学稳定性极高的玻璃体。主要用于高放射性废物(如核电站乏燃料后处理废液),是未来发展的重要方向。
沥青/聚合物固化
通过加热或聚合反应包裹放射性物质,适用于低中放废物(如蒸发残渣)。具有较好的防水性和减容效果。
固化体需满足:①浸出率低(核素不易被水溶解);②机械强度高;③耐辐射和温度变化;④体积减容比大。
水泥固化已有超过40年应用历史,可处理废物体积减容比达4:1。玻璃固化体的浸出率比水泥低10³–10⁶倍,但成本较高。
通过上述技术,放射性废物的长期环境风险显著降低,是实现核能可持续发展的关键环节。
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