放射性固体废物及其安全处置技术.ppt

处理技术 ? 焚烧： 焚烧是对可燃性废物减容的常用处理技术，将可燃性(固体、液体）废物置于高温焚烧炉内焚烧，产生的惰性熔渣或灰烬(具有比原来高得多的比活度)供进一步固定等。 焚烧工艺：分拣、破碎、进料、焚烧、排灰、烟气冷却、烟气净化等过程。 焚烧炉的炉型繁多，其中最重要的是过量空气焚烧炉和热解焚烧炉。焚烧炉一般具有以下结构系统：焚烧系统、净化系统、控制系统、通风系统。 典型的焚烧炉及其废气净化系统 焚烧炉： 燃烧室——钢体外壳，内衬绝热和耐火陶瓷材料。 空气加热器——助燃气体：空气和氧气 助燃器——助燃燃料：丙烷、天然气、柴油 焚烧炉需要保持一定负压 焚烧炉设计的基本要求：完全燃烧 处理技术 ? 焚烧： 对于低比活度的可燃废物来说，焚烧是最有效的减容方式，并且生成的灰烬易于加工成适于处置的稳定形式。 焚烧废物的放射性比活度必须控制在不会引起操作人员和公众的受照水平超过国家规定的允许水平。如果焚烧含有大量放射性同位素的可燃废物，要求完善的废气处理系统，投资和运行的成本都比较高。 ? 焚烧： 焚烧使废物的有机成分转化成无机产物。焚烧过程中，焚烧系统必须提供放射性核素的密封，避免气体和蒸汽逸出。 处理能力为40kg/h 的焚烧炉，按每天运行8小时计算，处理50～100 放射性废物用时不到30天。据估计，一个能力为40kg/h的焚烧炉需要的总成本可能超过1000万美元。 处理技术 ? 压实 依靠机械力作用使废物密实化，提高废物整体密度，减少废物体积。 主要优点： 费用低 设备简单 二次废物极少 压缩效果用减容比表征。 减容比＝压缩前废物体积/压缩后废物体积 放射性废物压缩处理的减容比一般为2～6，若采用高压压缩机，则减容比可达100，甚至将金属压缩至其近似理论密度。 圆筒式压缩机工作示意图 处理技术 一般采用固化技术 固化的定义：在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。放射性蒸发残渣、泥浆和废树脂等湿固体和焚烧炉灰等干固体，都是弥散性物质，需要固化处理。 通常，固化的途径是将放射性核素通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去，或者通过物理过程把放射性核素直接掺入到惰性基材中。 固化的目标是使废物转变成适宜于最终处置的稳定的废物体。 理想的废物固化体要具有阻止所含放射性核素释放的特性，其一般要求如下：低浸出率，高导热率，高的耐辐射性，高化学稳定性和耐腐蚀性，高的机械强度 中、低放废物常采用水泥固化、沥青固化及塑料固化工艺进行固化，高放废物常采用玻璃或陶瓷固化工艺进行固化。 整备技术 整备技术 项目 水泥固化 沥青固化 塑料固化 玻璃固化 陶瓷固化 干废物包容量 (质量百分数) 5～40 30～60 30～60 10～30 15～30 浸出率 (g／cm2·d) 10-1～10-4 10-3～10-6 10-3～10-6 10-4～10-7 10-5～10-8 抗压强 (MPa) 10～30 塑性 20～100 (或塑性) 脆性 高 耐辐照(Gy) ～10-8 ～10-7 ～10-7 ～10-9 ～10-9 操作和维修 简单 中等 中等 复杂 复杂 投资 低 中 中 高 高 适用性 低、中放废物 低、中放废物 低、中放废物 高放、α废物 高放、α废物 应用状况 工业规模 工业规模 工业应用 工业应用 研究开发 几种主要固化方法的比较 ?水泥固化： 水泥固化原理：指将放射性废物与水泥均匀搅拌成糊状，凝结后失去流动性，逐渐硬化成固体，进行贮存或处置。水泥是一种无机胶结剂 不适合水泥固化的废物：放射性水平高，含易挥发核素 ，金属腐蚀或辐射分解产生气体等 优缺点：抗压强度高，自屏蔽能力强，耐辐射和耐热性能好，工艺设备简单，投资少。增容1.5～2倍，放射性核素的浸出率较高。 水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥，高铝水泥等，可根据废物的种类、性质进行选择。 添加剂：沸石（Cs）、硅灰（Sr）、粉煤灰（流动性）等 水泥固化样品 水泥固化试验现场 ?沥青固化： 沥青固化原理：以熔融沥青或乳化沥青为固化剂，与放射性废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下均匀混合，同时蒸发除去水分，使废物均匀地包容在沥青中，最后装桶、冷却获得稳定的固化体。 废物包容量为40%～60%（质量分数）。 软化点：＞60℃沥青软化，发生分离和沉降 含硝酸盐加速沥青氧化，重金属会对沥青氧化起催化作用。 沥青固化工艺:锅式法：批式生产;薄膜蒸发器法：连续生产工艺;螺杆挤压法;转鼓固化法 沥青固化的优点：材料容易获得，对废液