
【化】 solidification of radwaste
放射性廢物固化是指通過物理或化學手段将放射性物質固定于穩定基質中,形成不易遷移、抗腐蝕的固态産物,從而降低其對環境和生物的危害性。該技術是核能應用鍊條中确保長期安全處置的關鍵環節,其核心目标在于實現放射性核素的"包容-隔離"雙重防護機制。
從技術實現角度,固化過程主要分為三個步驟:首先對廢料進行預處理(如濃縮、幹燥),隨後将放射性核素與固化基質(水泥、玻璃或陶瓷)混合形成穩定結構,最後通過養護或高溫熔融使混合物形成緻密固化體。國際原子能機構(IAEA)《放射性廢物處置安全标準》指出,優質固化體需具備低浸出率(<10⁻⁵ g/cm²·d)、抗輻照(>10⁸ Gy)和機械穩定性(抗壓強度>20 MPa)等特性。
當前主流固化技術包含:
固化體的長期穩定性研究涉及加速老化實驗,包括:
國際最新進展聚焦于多屏障系統開發,如英國國家核實驗室研發的"玻璃-陶瓷複合固化體"将核素固定率提升至99.99%(《核材料雜志》2024年刊文)。我國《核安全法》第三十二條明确規定固化體性能須通過國家原子能機構認證,相關技術指标已對接ISO 12742國際标準。
放射性廢物固化是指将氣态、液态或固态放射性廢物轉化為性能穩定、不易彌散的固态物體的技術過程。其核心目标是确保放射性核素在長期貯存或處置過程中不會擴散到環境中,同時滿足運輸和封存的安全性要求。以下是關鍵要點解析:
水泥固化
将放射性廢液與水泥混合,凝固成堅硬固化體。適用于中低水平廢物(如廢樹脂、沉澱泥漿),操作簡單且成本低,是應用最廣泛的技術。
玻璃固化
高溫熔融廢物與玻璃基質,形成化學穩定性極高的玻璃體。主要用于高放射性廢物(如核電站乏燃料後處理廢液),是未來發展的重要方向。
瀝青/聚合物固化
通過加熱或聚合反應包裹放射性物質,適用于低中放廢物(如蒸發殘渣)。具有較好的防水性和減容效果。
固化體需滿足:①浸出率低(核素不易被水溶解);②機械強度高;③耐輻射和溫度變化;④體積減容比大。
水泥固化已有超過40年應用曆史,可處理廢物體積減容比達4:1。玻璃固化體的浸出率比水泥低10³–10⁶倍,但成本較高。
通過上述技術,放射性廢物的長期環境風險顯著降低,是實現核能可持續發展的關鍵環節。
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