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硝酸钡预处理高放废液玻璃固化体结构和抗浸出性能研究

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硅酸盐通报 2024年第6期43卷 2287-2293,2300页

作者：宁海霞安红娜雷杰王宾吴浪绵阳职业技术学院绵阳621000 西南科技大学材料与化学学院绵阳621010

为提高硼硅酸盐玻璃对硫的包容能力,采用Ba(NO_(3))_(2)将模拟高硫高钠废液中的SO_(4)^(2-)转变为BaSO_(4),再利用熔融法制备硼硅酸盐玻璃固化体,研究了模拟高放废液掺量对玻璃固化体结构和抗浸出性能的影响。结果表明:采用Ba(NO_(3))_... 详细信息

为提高硼硅酸盐玻璃对硫的包容能力,采用Ba(NO_(3))_(2)将模拟高硫高钠废液中的SO_(4)^(2-)转变为BaSO_(4),再利用熔融法制备硼硅酸盐玻璃固化体,研究了模拟高放废液掺量对玻璃固化体结构和抗浸出性能的影响。结果表明:采用Ba(NO_(3))_(2)对模拟高硫高钠废液进行预处理后,废物包容量达到23%(质量分数)仍未发生分相;掺入模拟高放废液的玻璃固化体中的Na、B、Si元素归一化质量损失比纯硼硅酸盐玻璃低一个数量级,随着模拟高放废液掺量增加玻璃固化体抗浸出性能无明显变化。^(11)B和^(29)Si核磁共振谱分析表明,模拟高放废液的掺入使部分BO_(3)结构转变为BO_(4)结构,玻璃网络结构有所增强。

关键词：高放废液硼硅酸盐玻璃硝酸钡硫酸盐核磁共振抗浸出性能

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高放废液分离系统安全分析方法浅析

化工管理 2024年第19期 57-60页

作者：刘建权孟宪涛赵学延韦萌任丽丽中核龙安有限公司中核环保工程有限公司

高放废液集中了乏燃料中95%以上的放射性，其如何妥善处理处置是影响核燃料循环可持续发展的关键因素之一。中国提出的TRPO流程能够有效分离高放废液中的锕系元素和裂片元素，经过40余年的发展，目前已经具备了较好的工程化应用基础。... 详细信息

高放废液集中了乏燃料中95%以上的放射性，其如何妥善处理处置是影响核燃料循环可持续发展的关键因素之一。中国提出的TRPO流程能够有效分离高放废液中的锕系元素和裂片元素，经过40余年的发展，目前已经具备了较好的工程化应用基础。然而，作为新型的核化工系统，对其安全分析方面的研究还较为欠缺。文章将基于对高放废液分离系统特点的分析，结合其他系统相关安全分析的实践和研究情况，对高放废液分离系统安全分析可以采取的方法路径进行了分析，并进一步对概率安全分析(PSA)的方法在高放废液分离系统应用的前景进行了展望。

关键词：高放废液 TRPO流程安全分析概率安全分析(PSA)

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高放废液中放射性铯的玻璃固化配方研究

广东化工 2024年第7期51卷 52-54页

作者：董海龙梁璇姚美玲中国核电工程有限公司北京100840 核退役治理技术创新中心北京100840

本文探讨了针对乏燃料后处理产生的高放废液中含有的潜在放射性毒性最大的放射性核素铯的采用玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷固化研究。首先介绍了高放废液的中放射性铯的产生来源和其相应的特点,并分析了放射性铯在处理处置过程中的衰变、释热... 详细信息

本文探讨了针对乏燃料后处理产生的高放废液中含有的潜在放射性毒性最大的放射性核素铯的采用玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷固化研究。首先介绍了高放废液的中放射性铯的产生来源和其相应的特点,并分析了放射性铯在处理处置过程中的衰变、释热原理和影响。通过目前国际上关于放射性铯的玻璃和陶瓷固化配方的研究进行了讨论,其中包含硅酸盐和磷酸盐玻璃,单相或多相陶瓷。特别介绍了荷兰石矿相用于固化放射性铯核素的研究。结合我国两步法冷坩埚玻璃固化技术的研究进展,分析了采用陶瓷相和玻璃-陶瓷相固化动力堆乏燃料后处理产生的高放废液中放射性铯同位素的适用性、面临的挑战和发展方向。

关键词：高放废液放射性铯荷兰石两步法冷坩埚玻璃固化技术

高放废液冷坩埚玻璃固化自适应负压调节系统的设计

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原子能科学技术 2022年第12期56卷 2607-2615页

作者：王泽学李宝军李玉松郄东生中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

在两步法冷坩埚玻璃固化冷台架运行过程中,冷坩埚和煅烧炉的压力控制十分重要。由于高放废液中盐分的周期性分解以及设备密封问题等,会导致设备内压力波动较大,如果压力控制不足,极易引发放射性泄漏或尾气系统堵塞和排放超标。本文针对... 详细信息

在两步法冷坩埚玻璃固化冷台架运行过程中,冷坩埚和煅烧炉的压力控制十分重要。由于高放废液中盐分的周期性分解以及设备密封问题等,会导致设备内压力波动较大,如果压力控制不足,极易引发放射性泄漏或尾气系统堵塞和排放超标。本文针对现阶段高放废液冷坩埚玻璃固化冷台架关键设备负压控制存在的大惯性、非线性、大滞后以及不确定性等问题,利用模糊算法设计了一套自适应负压调节系统。本系统建立的模糊算法可根据采集到的数据来预测可能的压力波动,并结合PID控制主动通过调节电磁补气阀控制负压。通过Simulink仿真模块建立了自适应负压控制器仿真模型,并采用历史运行数据对本自适应负压调节系统计算得到的补气量能否维持煅烧炉内的负压稳定进行了实验验证,结果显示,负压偏差积累量降低了98.64%,表明采用自适应负压控制器能有效降低压力波动,并消除泄漏隐患。

关键词：冷坩埚煅烧炉负压调节模糊算法高放废液

高放废液玻璃固化中配合料的玻璃化过程与建模

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硅酸盐学报 2023年第8期51卷 2009-2016页

作者：徐冬青李路瑶贾子强徐凯武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 中国核电工程有限公司-武汉理工大学玻璃固化技术联合实验室北京100840

高放废液玻璃配合料在冷帽层向玻璃态的转化过程及模型构建是准确仿真模拟高放废液玻璃固化熔炉的重要依据。为澄清高放废液玻璃固化过程中配合料向玻璃态的转化过程,分析了配合料在冷帽层的物相转变与结构特征。结果表明:冷帽包括上部... 详细信息

高放废液玻璃配合料在冷帽层向玻璃态的转化过程及模型构建是准确仿真模拟高放废液玻璃固化熔炉的重要依据。为澄清高放废液玻璃固化过程中配合料向玻璃态的转化过程,分析了配合料在冷帽层的物相转变与结构特征。结果表明:冷帽包括上部反应层(100~700℃)与下部泡沫层(700~1000℃),其中脱水及硝酸盐的分解集中在反应层,而连续熔体出现、中间物相生成与溶解发生在泡沫层。基于质量守恒方程和实验结果,将反应层简化为一维传质模型并建立了配合料向玻璃态转变的转化率方程,定量描述了配合料结晶水脱去(100~400℃)、硝酸盐熔融(200~300℃)和硝酸盐分解(400~700℃)3大主要反应随温度变化的反应速率,为后续熔炉仿真模型提供了数值依据。

关键词：高放废液玻璃固化配合料物相转变冷帽转化率模型

高放废液硼硅酸盐玻璃固化体热学性质和化学稳定性的统计结构模拟

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硅酸盐学报 2022年第5期50卷 1301-1309页

作者：陈泽坤张丽艳中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

统计结构模拟法具有高效、准确等优点,可以帮助建立配方设计模型以适应不同类型高放废液的固化需求。以模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体为例,以玻璃转变温度Tg、热膨胀系数α及Li、Na、B的元素浸出率为目标性质,研究了统计结构模拟法在... 详细信息

统计结构模拟法具有高效、准确等优点,可以帮助建立配方设计模型以适应不同类型高放废液的固化需求。以模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体为例,以玻璃转变温度Tg、热膨胀系数α及Li、Na、B的元素浸出率为目标性质,研究了统计结构模拟法在核废料玻璃固化配方开发领域的应用。结果表明:利用样品的结构数据,可对硼硅酸盐玻璃固化体的Tg,α及化学稳定性进行较精确的模拟。模型验证结果显示,验证样品的预测值和实测值吻合较好,模拟意愿达0.94。统计结构模拟法可以辅助建立高放废液玻璃固化体配方数据库。

关键词：高放废液玻璃固化硼硅酸盐玻璃热性能化学稳定性统计结构模拟

掺氧化钆对模拟动力堆高放废液硼硅酸盐玻璃结构和化学稳定性影响研究

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原子能科学技术 2023年第7期57卷 1303-1311页

作者：张华贺诚常煚谭盛恒中国原子能科学研究院放射化学研究所

高放废液由于其具有高放射性、高腐蚀性、高毒性和高释热率，安全妥善处理高放废液一直是放射性废物管理的重点。为了妥善处理动力堆乏燃料后处理产生的高放废液，本文针对摩尔比为SiO2∶B2O3∶Na2O=1∶0.23∶0.54型硼硅酸盐基础玻璃，... 详细信息

高放废液由于其具有高放射性、高腐蚀性、高毒性和高释热率，安全妥善处理高放废液一直是放射性废物管理的重点。为了妥善处理动力堆乏燃料后处理产生的高放废液，本文针对摩尔比为SiO2∶B2O3∶Na2O=1∶0.23∶0.54型硼硅酸盐基础玻璃，研究其在包容20%模拟33GW·d/tU乏燃料高放废液基础上添加氧化钆(添加量为0%、2%、4%、6%、8%和10%)对于硼硅酸盐玻璃固化体结构和化学稳定性影响。XRD分析显示，玻璃样品都呈现稳定的无定形玻璃态。拉曼和核磁共振分析结果显示，随着氧化钆添加量的增加，玻璃结构中Si—O结合的Q2和Q3结构有向低频区移动倾向，以及B—O结合的Q3(B)结构占比呈现先减少后逐步增加，Q4(B)结构占比先增加后逐步减少的趋势。化学稳定性结果显示，随着氧化钆的加入玻璃固化体样品中Si、B和Na等元素的浸出量明显减少，玻璃固化体样品的化学稳定性显著提高。

关键词：高放废液玻璃结构氧化钆

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高放废液中^(137)Cs的萃取去除

核化学与放射化学 2023年第2期45卷 148-152,I0004页

作者：刘栎锟吕洪彬谢书宝张虎叶国安中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

高放废液的处理处置是影响核能可持续发展的重要因素之一。从高放废液中萃取分离高释热放射性核素^(137)Cs不仅有利于实现高放废液的安全处置,也可满足^(137)Cs在诸多工业领域的应用需求。研究提出了以杯芳烃冠醚衍生物为萃取剂从高放... 详细信息

高放废液的处理处置是影响核能可持续发展的重要因素之一。从高放废液中萃取分离高释热放射性核素^(137)Cs不仅有利于实现高放废液的安全处置,也可满足^(137)Cs在诸多工业领域的应用需求。研究提出了以杯芳烃冠醚衍生物为萃取剂从高放废液中萃取分离Cs的工艺流程,并分别采用模拟和真实高放废液对流程进行了验证实验。结果表明,模拟高放废液实验中Cs(Ⅰ)的萃取率达到99.9%,热实验中^(137)Cs的萃取率达到99.95%。该工作所提出的工艺流程为进一步开展我国动力堆高放废液处理及^(137)Cs分离提取提供了参考数据。

关键词：杯芳烃冠醚高放废液 ^(137)Cs 萃取与分离

冷坩埚技术处理动力堆乏燃料高放废液的应用前景分析

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核化学与放射化学 2023年第1期45卷 1-7页

作者：李玉松王泽学张生栋朱冬冬洪业谭盛恒郄东生张华鲜亮龙浩骑中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

随着我国核电技术的发展,对动力堆乏燃料高放废液玻璃固化的需求变得越来越迫切。本文梳理了冷坩埚技术处理动力堆乏燃料高放废液的应用前景,针对冷坩埚在处理动力堆乏燃料高放废液方面的技术优势、设计优势以及工艺优势做出了详细阐述... 详细信息

随着我国核电技术的发展,对动力堆乏燃料高放废液玻璃固化的需求变得越来越迫切。本文梳理了冷坩埚技术处理动力堆乏燃料高放废液的应用前景,针对冷坩埚在处理动力堆乏燃料高放废液方面的技术优势、设计优势以及工艺优势做出了详细阐述,并基于国外冷坩埚高放废液玻璃固化研究进展的分析,对冷坩埚技术未来发展提出了建议。

关键词：冷坩埚动力堆乏燃料高放废液玻璃固化