放射性廢物處置用水泥基材料

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放射性廢物處置用水泥基材料針對放射性廢物處置需求，開發了系列用於放射性廢物處置用水泥基材料，包括：（1）國內唯一滿足國家標準GB 36900.2 - 2018全部性能要求，可保證服役壽命300年的高整體容器（HIC）密封材料；（2）可固化硼濃度達5.3 mol/L的中低放高硼廢液固化體用水泥基材料；（3）各項性能優於國家標準GB 14569.1-2011要求的放射性焚燒灰固化體用水泥基材料。

目錄

1、技術背景和意義

針對放射性廢物處置需求，開發了系列用於放射性廢物處置用水泥基材料，包括：（1）國內唯一滿足國家標準GB 36900.2 - 2018全部性能要求，可保證服役壽命300年的高整體容器（HIC）密封材料；（2）可固化硼濃度達5.3 mol/L的中低放高硼廢液固化體用水泥基材料；（3）各項性能優於國家標準GB 14569.1-2011要求的放射性焚燒灰固化體用水泥基材料。

2、技術原理/技術要點

高整體容器密封材料：基於最緊密堆積理論與水泥化學原理，實現大流態與超高耐久性的統一，突破水泥基材料孔隙率與耐久性極限，使材料具有初始流動度350mm、4小時流動度260mm以上、各項耐久性指標均突破水泥基材料極限，保證服役壽命300年，國內唯一滿足國家標準全部性能要求的密封材料。

中低放高硼廢液固化體用水泥基材料：核電站產生的含硼達4 mol/L的中低放廢液對水泥造成嚴重緩凝，使水泥固化體性能無法滿足國家標準要求。本技術基於水泥化學原理，將緊密包裹水泥顆粒造成反應中止的硼鈉鈣石礦物轉化為具有高固硼能力同時不包裹水泥顆粒的戈硼鈣石礦物，促進水化反應進行。實現以50%體積包容率（比原最高紀錄提高67%）對硼濃度5.3 mol/L（比原最高紀錄提高77%）的中低放廢液進行固化，性能遠高於國家標準要求。

放射性焚燒灰固化體用水泥基材料：放射性焚燒灰中含有的單質鋁或鋅與水泥孔溶液發生反應生成氫氣，造成固化體性能下降甚至破壞。本技術基於低鹼水泥理論與合金腐蝕原理，通過調控水泥基材料組分與反應過程降低孔溶液pH值，阻止單質鋁/鋅與孔溶液反應，突破現有技術體系局限，實現以包容率30%直接固化含單質鋁與鋅的焚燒灰，無需對焚燒灰進行預處理，各項性能大幅優於國家標準要求。

3. 應用情況及效果

高整體容器密封材料：可應用於核電站與核化工行業的高中低放射性廢物處置，現已應用於陽江、田灣等核電站，效果良好。

中低放高硼廢液固化體用水泥基材料：可應用於核電站中低放高硼廢液固化。

放射性焚燒灰固化體用水泥基材料：可應用於核化工過程高中低放射性焚燒灰固化，現已應用於中國工程物理研究院，並已進行了冷試與熱試，應用規模為400公斤，效果良好。