(相關(guān)資料圖)

滾燙的玻璃熔融體從熔爐中緩緩澆注進容器

冷卻凝固后的玻璃體整齊地放入庫房……

莫非我們正身處某個玻璃生產(chǎn)廠之中嗎?

這些玻璃怎么不像平時見到的那樣晶瑩透亮呢?

圖源 國家原子能機構(gòu)

這些暗色的“玻璃塊”可不是質(zhì)量不佳的玻璃，而是包裹了放射性物質(zhì)的玻璃固化產(chǎn)品，是一種安全穩(wěn)定處置高放核廢料的方式。近日，原子能院的一項科研成果為這些“玻璃塊”的工藝優(yōu)化提供了思路。

玻璃固化配方設(shè)計及性能計算模型界面

這是原子能院放射化學研究所 “核廢料玻璃固化中關(guān)鍵元素行為”研究項目自主研發(fā)設(shè)計的玻璃固化配方設(shè)計及性能計算模型，為玻璃固化熔制工藝控制和配方設(shè)計提供了有力的理論和模型計算支持。

玻璃固化是將高放廢液中放射性廢物進行包容處理的重要手段。將放射性廢液和基礎(chǔ)玻璃料以一定的比例加入高溫熔爐，經(jīng)過澄清和熔融后，廢液中的放射性核素進入玻璃料的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，和熔融的玻璃料形成統(tǒng)一的玻璃熔體;將玻璃熔體澆注進產(chǎn)品容器后冷卻固化，就可以獲得一個完整的實心“玻璃塊”，放射性核素也被包裹其中，實現(xiàn)了放射性核素的安全處置。由于廢液中含有不同的放射性核素，在加入熔爐時需要配合不同配方的基礎(chǔ)玻璃料，以保證包容成型的玻璃固化體能夠滿足長期處置的安全評價要求。

過程中由于放射性廢液里過渡金屬含量較高，導致玻璃熔體極易形成析晶或熔體粘度增加，從而影響出料工藝;同時，隨著燃耗升高，高放廢液中鑭系元素、過渡金屬以及裂片元素的含量也會隨之增加，從而影響玻璃固化熔制工藝進程。這些問題對于玻璃固化配方設(shè)計提出了挑戰(zhàn)，是實現(xiàn)玻璃固化工程設(shè)施長期穩(wěn)定運行所必須解決的重要問題。

為此，放射化學研究所研究團隊針對高放廢液中的Fe(鐵)、Ni(鎳)、Cr(鉻)、Al(鋁)等主要組分進行了配方設(shè)計和玻璃固化樣品性能測試，成功獲得相應的硼硅酸鹽玻璃固化配方及性能分析數(shù)據(jù)。圍繞Nd(釹)、Ce(鈰)、Zr(鋯)、Mo(鉬)等元素不同添加量對玻璃固化熔體熔融反應速率、高溫粘度、高溫電阻率、液相溫度、析晶溫度的影響，團隊也開展了相關(guān)研究并獲得影響數(shù)據(jù)。針對易揮發(fā)元素Cs(銫)，研究團隊從熔制溫度、熔制時間、熔體組成等方面進行了研究，成功獲得影響其揮發(fā)行為的數(shù)據(jù)?；谏鲜鰧嶒灥拈_展和數(shù)據(jù)的獲取，原子能院初步建成玻璃固化配方設(shè)計及性能計算模型。

玻璃熔制反應樣品對比圖

在原子能院長期基礎(chǔ)研究專項的支持下，放射化學研究所建立了玻璃固化關(guān)鍵元素行為研究方法，推進了院核廢料玻璃固化關(guān)鍵元素行為基礎(chǔ)平臺建設(shè)，并培養(yǎng)了一批青年科研人才，進一步完善了放射性廢物處理處置學科布局，健全了專業(yè)體系。未來，研究團隊將繼續(xù)開展對玻璃固化過程中關(guān)鍵元素揮發(fā)、析晶等行為的理論研究，進一步完善玻璃固化配方設(shè)計及性能計算軟件功能，切實為高放廢液玻璃固化工程“排憂解難”。

免責聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自合作媒體、機構(gòu)或其他網(wǎng)站的信息，登載此文出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性。本網(wǎng)所有信息僅供參考，不做交易和服務的根據(jù)。本網(wǎng)內(nèi)容如有侵權(quán)或其它問題請及時告之，本網(wǎng)將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網(wǎng)站或直接、間接使用本網(wǎng)站資料者，視為自愿接受本網(wǎng)站聲明的約束。