固体放射性废物水泥砂浆固定配方

摘要

本发明属于放射性废物处理领域。为解决现有用于固定中低放固体废物的水泥砂浆固定配方存在的固定体抗压强度较低、凝结硬化过程中的温升较高等问题，本发明提供了一种固体放射性废物水泥砂浆固定配方。该配方的组成成分为82.5级水泥、不同粒度的混合人工石英砂、聚羧酸盐减水剂、西卡（中国）有限公司产Retarder25缓凝剂和水。采用本发明的固体放射性废物水泥砂浆固定配方制得的固定体抗压强度高，抗渗性好；其水泥砂浆具有较低的凝结硬化温升和很好的自流平性能；并且该配方成分简单，成本低，固化操作易于掌握。

说明书

技术领域

 本发明属于放射性废物处理领域，特别涉及一种固体放射性废物水泥砂浆固定配方。

背景技术

在核工业领域，核燃料的生产、核电站的运行、核燃料后处理以及核设施的退役等各个环节均会产生大量的固体放射性废物；而在科研、工业生产、医学和安检等诸多领域中放射性物质的应用，也会相应产生一定量的固体放射性废物。

由于放射性废物会造成环境污染，因此对于放射性水平高于豁免阈值的放射性废物均需要采取一定措施进行处置。而为了减少在贮存、运输和处置期间由于自然过程而可能造成的放射性核素的迁移或弥散，在放射性废物处置之前，通常需要对其进行固定。对于中低放固体废物而言，水泥砂浆固定是最为常用的固定方法之一。

为提高固定效果，确保放射性废物的安全、可控，通常要求固定体应具备较高的性能指标。然而，当前用于固定中低放固体废物的水泥砂浆固定配方在部分主要性能指标（如固定体抗压强度、凝结硬化过程中的温升等）上还存在一定的不足。例如，中核四川环保工程有限责任公司曾采用江油双马牌水泥进行了水泥固定现场验证工作，其主要性能指标如下：（1）灰浆流动度≥260mm；（2）初凝时间≥2h；（3）终凝时间≤18h；（4）抗压强度≥7.0MPa。由这些数据可以看出，其主要性能指标尚不够理想，尤其是在最主要的抗压强度方面，仍需作较大改进。

虽然国外也有一些关于固体放射性废物水泥砂浆固定配方的报道，但多数的性能指标较为一般；偶有性能指标尚可的配方，却因为其确切的成分没有公开而无法加以应用。因此，亟需开发一种性能指标较高的水泥砂浆固定配方以适于固体放射性废物的固定。

发明内容

 为解决现有用于固定中低放固体废物的水泥砂浆固定配方存在的固定体抗压强度较低、凝结硬化过程中的温升较高等问题，本发明提供了一种固体放射性废物水泥砂浆固定配方，按重量份计该配方如下：

82.5级水泥                                                      1000份粒径0.5mm～1.0mm人工石英砂250-500份粒径1.0mm～2.0mm人工石英砂500-1000份粒径2.0mm～3.0mm人工石英砂250-500份聚羧酸盐减水剂0.2-2份西卡（中国）有限公司产固含量30wt%的Retarder25缓凝剂0.3-3份水440-460份

其中，所采用的人工石英砂均为由石英石破碎后筛选得到的石英砂。

优选地，按重量份计该配方如下：

82.5级水泥                                                      1000份粒径0.5mm～1.0mm人工石英砂350-400份粒径1.0mm～2.0mm人工石英砂700-800份粒径2.0mm～3.0mm人工石英砂350-400份聚羧酸盐减水剂0.8-1.2份西卡（中国）有限公司产固含量30wt%的Retarder25缓凝剂1-2份水440-460份

其中，所采用的人工石英砂均为由石英石破碎后筛选得到的石英砂。

采用本发明的固体放射性废物水泥砂浆固定配方的固定工艺如下：（1）将聚羧酸盐减水剂、西卡（中国）有限公司产固含量30wt%的Retarder25缓凝剂与水混合均匀制得水溶液；（2）将82.5级水泥与三种粒径全部的石英砂混合均匀制得预混料；（3）将预混料在搅拌条件下于4-6分钟内加入至水溶液中，继续搅拌10-12分钟，制得水泥砂浆；（4）以制得的水泥砂浆浇筑固体放射性废物，完成固体放射性废物的固定。

本发明的固体放射性废物水泥砂浆固定配方的主要性能指标如下：固定体28d抗压强度≥60Mpa，28d抗渗性≤2500C；水泥砂浆流动度≥310mm，凝结硬化过程中的温升≤96℃，初凝时间≥4h，因此适用于各种中低放固体废物的固定，尤其适用于如中低放固体废物超压饼、切割解体后的金属部件、废混凝土块等不可压缩固体废物在废物包装容器内的固定。

由此可见，采用本发明的固体放射性废物水泥砂浆固定配方制得的固定体抗压强度高，抗渗性好；其水泥砂浆具有较低的凝结硬化温升和很好的自流平性能；并且该配方成分简单，成本低，固化操作易于掌握。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1

采用本发明的固体放射性废物水泥砂浆固定配方及固定工艺，在2m³废物包装箱内连续浇筑1.15m³水泥砂浆，对其中的0.85 m³超压饼进行固定。配方中的82.5级水泥为唐山北极熊建材有限公司产品，水采用普通民用自来水。

其间，取样测量水泥砂浆的流动度，并制作抗压及抗渗样块（放入养护箱中标养28d，测量其抗压及抗渗强度）。

结果表明：制得的水泥砂浆流动度为320mm左右，最高温升为71.7℃，样块标养28d后其抗压强度为91 MPa，氯离子迁移量为589C，制得的固定体表面平整无裂缝。

实施例2

采用本发明的固体放射性废物水泥砂浆固定配方及固定工艺，在200L废物桶内分两次浇筑水泥砂浆，对其中的金属弯头和金属废料进行固定。配方中的82.5级水泥为唐山北极熊建材有限公司产品，水采用普通民用自来水。

其间，取样测量水泥砂浆的流动度，并制作抗压及抗渗样块（放入养护箱中标养28d，测量其抗压及抗渗强度）。

结果表明：制得的水泥砂浆流动度为320mm，最高温升为78.7℃，样块标养28d后其抗压强度为90 MPa，氯离子迁移量为600C，制得的固定体表面平整无裂缝。

随后，将养护28天后的固定体沿固定金属弯头的位置进行切割，切割面上砂子分布均匀并且没有任何缝隙，说明其能够很好的包裹和固定里面的废物。