本发明属于核电站放射性废物处理技术领域，具体涉及一种放射性固体废物水泥浆固定配方及其固化方法。
背景技术：
在核电厂运行过程中会产生大量的废树脂，为了防止废树脂对人类环境造成危害，必须对其进行固化处理，使其便于运输和贮存，然后长期存放于放射性固体废物处置场，以保证放射性固体废物与环境的安全隔离，放射性核素经过300-500年的自然衰变，其放射性水平降低到可接受的水平，不再危害环境。
水泥固化是比较安全的固化方法，其原理是以水泥作为无机凝胶材料，将水泥、放射性废物、水和其他材料按一定比例混合，利用水泥组分的水化作用使混合浆体形成具有一定机械强度、耐久性和核素吸附能力的水泥固化体，从而实现废物固化的目的。
目前国内核电厂使用的废树脂水泥固化配方存在以下问题：1.核素浸出率水平偏高，核素137cs第42天浸出率和累计浸出分数分别为9.45*10-04cm/d和9.92*10-02cm；2.废物包容率偏低，普遍在40％以下；3.无本地散装水泥供货，影响水泥固化生产线的自动化运行。
技术实现要素：
基于此，有必要针对现有的废树脂水泥固化配方存在的核素浸出率水平偏高、废物包容率偏低以及无本地散装水泥供货的问题，提供一种含硼废树脂水泥固化配方及固化方法。
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种含硼废树脂水泥固化配方，包括普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水，所述普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水的重量比例为1:0.06～0.1:0.04～0.08:0.36:0.01～0.04:0.22～0.32。
进一步地，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5,3天抗压强度≥17mpa，28天抗压强度≥42.5mpa，3天抗折强度≥3.5mpa,28天抗折强度≥6.5mpa。
进一步地，所述普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
进一步地，所述石灰中ca(oh)2纯度≥95％。
进一步地，所述添加剂为减水剂。
进一步地，所述减水剂为gleniumc333。
进一步地，所述废树脂为处理核电厂放射性废水后失效的阴树脂、阳树脂或混合树脂,含水率约为10～20％。
进一步地，所述水为核电厂除盐水。
本发明还提供一种含硼废树脂水泥固化配方的固化方法，包括如下步骤：
将废树脂、水和添加剂按配比计量后装入水泥固化桶内，然后将普通硅酸盐水泥、分子筛和石灰按配比计量后装入水泥固化桶内，搅拌均匀，得到水泥固化体。
进一步地，所述搅拌设备为水泥固化桶内搅拌设备。
进一步地，所述水泥固化桶为符合含硼废树脂处理要求的d1金属桶或d2金属桶。
本发明的有益技术效果：
本发明适用于含硼废树脂的固化，其主要性能满足gb14569.1《低中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》及gb7023《放射性废物固化体长期浸出试验》的各项要求，具有以下显著特点：
1、向配方中添加分子筛，用于吸附放射性核素，从而降低放射性核素浸出率，实验结果表明，核素137cs第42天浸出率和累计浸出分数分别为1.77e-04cm/d和1.71e-02cm。
2、因核素浸出率降低，单位体积可以包容更多的放射性废树脂，即提高了废树脂固化体积包容率，废树脂固化体积包容率达49％；
3、采用po42.5水泥作为固化基材，po42.5水泥有本地供货，可以提供散装水泥，满足水泥固化系统自动化装卸料要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种含硼废树脂水泥固化配方，包括普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水，所述普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水的重量比例为1:0.06～0.1:0.04～0.08:0.36:0.01～0.04:0.22～0.32。
其中：所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5,3天抗压强度≥17mpa，28天抗压强度≥42.5mpa，3天抗折强度≥3.5mpa,28天抗折强度≥6.5mpa。
所述普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
所述石灰中ca(oh)2纯度≥95％，所述石灰用于中和废树脂所吸附的硼酸，减少硼酸对水泥的缓凝作用，石灰用量根据硼酸含量调整，如硼酸含量低，则减少石灰用量，如硼酸含量高，则增加石灰用量。
所述分子筛用于吸附放射性核素，分子筛用量根据放射性水平调整，如放射性水平低，则减少分子筛用量，如放射性水平高，则增加分子筛用量。
所述添加剂为减水剂gleniumc333，用于减少固化体的单位用水量，满足水泥稠度要求，提供水泥浆的和易性，减水剂用量根据混料水泥浆的稀稠度调整，如水泥浆偏稠则增加减水剂用量，如水泥浆偏稀则减少减水剂用量。
所述废树脂为处理核电厂放射性废水后失效的阴树脂、阳树脂或混合树脂,含水率约为10～20％。
所述水为核电厂除盐水，是指利用各种水处理工艺，除去悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质后所得到的成品水，水质符合二级除盐水标准，电导率小于0.2us/cm(25℃),sio2小于20ug/l。用量根据混料水泥浆的稀稠度调整，如水泥浆偏稠则增加除盐水用量，如水泥浆偏稀则减少除盐水用量。上述含硼废树脂水泥固化配方的固化方法，包括如下步骤：
将废树脂、水和添加剂按配比计量后装入水泥固化桶内，然后将普通硅酸盐水泥、分子筛和石灰按配比计量后装入水泥固化桶内，搅拌均匀，得到水泥固化体。
进一步地，所述搅拌设备为水泥固化桶内搅拌设备。
进一步地，所述水泥固化桶为符合含硼废树脂处理要求的d1金属桶或d2金属桶，所述金属桶符合《低、中水平放射性固体废物包装容器钢桶(ej1042-2014)》的要求。
实施例2
将实施例1的含硼废树脂水泥固化配方进行实验室冷试验证和热试验证，以验证配方性能是否满足gb14569.1《低中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》及gb7023《放射性废物固化体长期浸出试验》的要求。
1、水泥浆性状：实施例1的水泥浆稠度适中，流动性小，3h后无泌水，22h样品硬化。
2、抗压强度：泥固化体试样的抗压强度不应小于7mpa。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行抗压强度实验，实验结果表明，其28天平均抗压强度35.0mpa，满足标准要求。
3、抗浸泡性：水泥固化体试样抗浸泡试验后，其外观不应有明显的裂纹或龟裂，抗压强度损失不超过25％。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行抗浸泡性实验，实验结果表明，其外观均无明显的裂纹或龟裂，平均抗压强度37.4mpa，浸泡强度变化增加 6.9％。
4、耐γ辐照性：水泥固化体试样γ辐照试验后，其外观不应有明显的裂纹或龟裂，抗压强度损失不超过25％。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行耐γ辐照性实验，实验结果表明，其外观均无明显的裂纹或龟裂，平均抗压强度35.4mpa，辐照强度增加1.1％，满足标准要求。
5、抗冻融性：水泥固化体试样抗冻融试验后，其外观不应有明显的裂纹或龟裂，抗压强度损失不超过25％。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行抗冻融性实验，实验结果表明，其外观均无明显的裂纹或龟裂，平均抗压强度33.7mpa，辐照强度变化减少3.8％，满足标准要求。
6、抗冲击性：从9m高处竖直自由下落到混凝土地面上的水泥固化试样或带包装容器的固化体不应有明显的破碎。本实验取实施例1的水泥固化体进行抗冲击性实验，水泥固化体外形几乎完整，满足标准要求。
7、抗浸出性：水泥固化体试样中，核素137cs、60co、90sr第42d的平均浸出率的标准规定限值分别是4.00e-03cm/d、2.00e-03cm/d、1.00e-03cm/d，核素137cs、60co、90sr第42d的累积浸出分数的标准规定限值分别是2.60e-01cm、1.70e-01cm、1.70e-01cm。本实验取实施例1的水泥固化体进行抗浸出性实验，核素137cs、60co、90sr第42d的平均浸出率分别为：1.77e-04cm/d、1.41e-05cm/d、1.47e-04cm/d，符合标准要求；核素137cs、60co、90sr第42d的累积浸出分数分别为：1.71e-02cm、8.34e-04cm、9.99e-03cm，符合标准要求。
实施例1的配方性能满足gb14569.1《低中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》及gb7023《放射性废物固化体长期浸出试验》的各项要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，包括普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水，所述普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水的重量比例为1:0.06～0.1:0.04～0.08:0.36:0.01～0.04:0.22～0.32。
2.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5,3天抗压强度≥17mpa，28天抗压强度≥42.5mpa，3天抗折强度≥3.5mpa,28天抗折强度≥6.5mpa。
3.根据权利要求2所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
4.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述石灰中ca(oh)2纯度≥95％。
5.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述添加剂为减水剂。
6.根据权利要求5所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述减水剂为gleniumc333。
7.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述废树脂为处理核电厂放射性废水后失效的阴树脂、阳树脂或混合树脂,含水率约为10～20％。
8.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述水为核电厂除盐水。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的含硼废树脂水泥固化配方的固定工艺，其特征在于，包括如下步骤：将废树脂、水和添加剂按配比计量后装入水泥固化桶内，然后将普通硅酸盐水泥、分子筛和石灰按配比计量后装入水泥固化桶内，搅拌均匀，得到水泥固化体。
10.根据权利要求9所述的固定工艺，其特征在于，所述搅拌设备为水泥固化桶内搅拌设备；所述水泥固化桶为符合含硼废树脂处理要求的金属桶。
技术总结