水泥固化处理废离子交换树脂的实验研究

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水泥固化处理废离子交换树脂的实验研究

作者：陈旭

来源：《科学与财富》2013年第03期

摘要：2011年3月11日的日本东京大地震再次引发了全世界对核泄漏事件以及核废料处理的关注。而对于含放射性元素的废离子交换树脂处理也属于核废物处理处置中最迫切需要解决的问题之一。通过实验研究，采用超细固结材料来改进优化传统水泥固化配方，分析影响固化体强度和溶胀率的因素，确定优选的材料参数和固化配方，提高了水泥固化体性能，提升了对含放射性元素废离子交换树脂的处理处置效率。

关键词：废离子交换树脂水泥固化抗压强度包容率

一.国内外相关研究成果

放射性废离子交换树脂是各类核设施产生的主要中、低放射废物，它一般呈粒状或粉状，容易弥散，长期堆积易引起火灾，因此需对其进行稳定化处理和处置。水泥固化是稳定化废离子交换树脂的一种常用处理方法，被世界各国广泛采用。受到篇幅限制，下面就我国和日本

在该方面的研究与发展做一些简要介绍。

1.中国研究成果

我国在放射性废树脂稳定化方面的工作起步较晚，在七十年代和八十年代初期，重点对沥青固化和水泥固化技术进行了深入的科研，在此基础上，从八十年代初至九十年代全面开展了工程设计工作，至今已取得了很大的进展。清华大学核能研究设计院从1978年起与核工业部北京核工程研究设计院合作进行了放射性废离子交换树脂水泥固化的强度和配方的研究。研究表明，对于含水率>46%的阴、阳树脂，推荐配方为：树脂/水泥=0.55；水/水泥=0.3；NaOH/水泥=0.0015，固化体抗压强度>7.35MPa，流动性>10mm，其抗水、抗高温、抗冻融、抗辐射和抗浸出性能均较好。

2.日本研究成果

日本对放射性废离子交换树脂的稳定化技术研究始终走在前面。早在七十年代，日本电力中央研究所就针对树脂、滤渣等中、低放射性废物的水泥固化及其处置容器进行了深入的研究，结果表明对于粒状废树脂，若使用高炉水泥固化，则需先加入NaOH，以抑制树脂因膨胀反应引起的破裂现象从而获得安定的固化体。试验获得的最佳配方为每1m3的水泥固化体中

需加入915公斤水泥和10.5公斤NaOH，即可包容350公斤粒状树脂（～50%含水率），固化体的单向抗压强度再150kg/cm2以上，再海洋处置时可保持较好的完整性。

二.超细固结材料配方分析