60多年来,核能一直用于发电,占全球发电量的16%左右。这一比例可能会增加,因为各国不再使用化石燃料,而是寻求一种能弥补由此造成的任何短缺的能源。
图片来源:Shutterstock | vlastas
随着越来越多的核反应堆的投入使用和燃料消耗的增加,一个问题被提出:没有一个确定的方法来处理用过的燃料。核废料玻璃化处理是一种公认的处理方法,但仍有改进的空间。
核废料问题
核能的一个主要问题是当燃料耗尽时如何处理废料。虽然不再适合发电,但如果储存不当,这种废物是极其危险的。
高放射性和最有问题的废物,即所谓的“高放射性”核废物(HLW),具有极长的半衰期,由于元素衰变,需要冷却和遏制,元素衰变会显著释放热量和辐射。
此外,许多放射性同位素,如Tc-99、Se-79和I-129在水中是可移动的,这需要采取额外措施,以降低其进入地下水的能力。二次废物流也可能出现问题,因为这种废物可能含有大量钼和贵金属。
玻璃核玻璃化
一种长期储存和处理的方法是用玻璃核废料玻璃化. HLW固定化在大多数拥有核电项目的国家已经使用了40多年,包括法国、英国、德国、比利时、俄罗斯、美国和日本。玻璃化是将乏燃料加工并转化成玻璃的过程。
玻璃的相对不溶性使其成为一种理想的长期储存形式,同时也是一种紧凑的固体材料。这种形式便于存储和处理,从而节省空间并降低成本。玻璃还具有很高的化学耐久性,这意味着它可以在腐蚀性环境中保持数千年甚至数百万年而不会受到损害。通常被认为是易碎材料,经过适当处理的硼硅酸盐玻璃块具有难以置信的弹性。
核废料玻璃化过程
玻璃化作为一个过程是相当简单的,但执行起来可能很困难。首先,将废物干燥,然后加热,将硝酸盐转化为氧化物。玻璃成型添加剂与废料混合并再次加热至约1000°C。然后将熔融液体倒入适当的安全壳中,以冷却并形成玻璃。一旦固化,最终的玻璃产品将废物污染物固化在其宏观和微观结构中,固定危险废物成分。
硼硅酸盐和磷酸铝是目前用于固定核废料的两种主要玻璃。这两种材料都允许高废物负荷,并可使大量锕系元素失去活性。例如,硼硅酸盐玻璃可容纳高达7.2质量pct的PuO欧洲杯足球竞彩2.
核废料玻璃化的优点和局限性
尽管玻璃玻璃化技术通常是废物储存的首选方法,但目前的玻璃玻璃化技术在必要的设置和使用的材料方面都有缺点。欧洲杯足球竞彩初始投资成本高,操作成本高,工艺复杂,需要合格的人员进行玻璃化处理。
这使得它在具有稳定成分的放射性废物的可用性相对较大的地方(如核电厂的高放废物)最经济可行。
目前的眼镜不能处理大量的MoO3.以及来自二次废物流的贵金属。由于这些化合物难以溶解在硼硅酸盐玻璃中,所以可以装入材料中的废物数量有限;增加加工时间和材料成本。
Mo Sci领先的玻璃制造商
为了核电的长期成功,玻璃化显然是至关重要的。认识到还必须改进材料,Mo-Sci已经开始研究新型玻璃,可以固定更高比例的废物,以及开发可以加快玻璃化过程的方欧洲杯足球竞彩法。
这包括一种磷酸铁废物体,其能够含有40 wt%的模拟富钼核废料。这种核废料玻璃化玻璃是通过在商业规模的冷坩埚感应熔炼机(CCIM)中熔化模拟废料成分和磷酸铁玻璃添加剂的混合物制备的。当测量废物体的化学耐久性时,确定其与硼硅酸盐玻璃的化学耐久性相同或更好。
CCIM熔融技术还可以加速废物形式的处理:由于它去除了直接接触熔融玻璃的金属电极和用于容纳熔体的耐火材料,因此也比其他熔融技术更安全,成本更低。
这种创新的ccim处理的磷酸铁废料形式可以大大节省工业处理核废料所需的时间和金钱,并加强核电作为未来选择的吸引力。
工具书类
本信息来源、审查和改编自Mo Sci公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩
欲了解更多信息,请访问Mo-Sci公司。