放射性廢物陶瓷固化

隨著玻璃固化技術工業規模的套用，人們發現玻璃並不是高放廢液固化的最優良載體。這是因為玻璃是一種過冷過飽和的固溶體，從熱力學角度上講，析晶現象必然會發生，且析出的晶體大部分是水溶性的，不利於深地質處置。為此人們研究了陶瓷固化體。

陶瓷固化體

陶瓷固化技術陶瓷固化是將高放廢液與人工合成陶瓷基料以一定比例混合，置於固化設備中蒸發、煅燒、高溫熔融，經緩慢冷卻後得到包容廢物的穩定的晶相陶瓷固化體。

陶瓷固化與玻璃固化的主要區別是，玻璃固化體是經過熔融、快速冷卻後生成的非晶質體，而陶瓷固化體是經過熔融、緩慢冷卻後生成的晶質體。

按照陶瓷固化體中基體礦相的結構，可分為矽酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、鋯酸鹽和鈦酸鹽等5類陶瓷固化體；按照固化基材和工藝流程的不同，陶瓷固化基材又可分為燒結陶瓷、二氧化鈦陶瓷、獨居石陶瓷等。圖為高放液燒結陶瓷固化工藝示意圖。

它包括以下幾個步驟:

1）將高放廢液與Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、稀土氧化物等添加劑混合，送入流化床煅燒器，在500～700℃條件下煅燒

2）將煅燒物送入高溫熱壓爐，在溫度為100～1400℃、壓力為50～140MPa的條件下進行熱壓。在熱壓過程中，形成10餘種新生礦物，如磁鐵鉛礦、尖晶石、晶質鈾礦、剛玉、霞石和鈣鈦礦等，並將放射性核素包容在其中

3）熱壓後的陶瓷固化體裝桶、封蓋、冷卻後，送去貯存。

就整體性能而言，陶瓷固化的優點在於:

1）緻密度高，抗浸出性能好。

2）膨脹率低，耐高溫。

3）化學穩定性、熱穩定性好，甚至可以固化武器級鈽。但是，該方法尚處於驗證階段，且處理成本較高。