高放废液玻璃固化是一项高放废物处置技术,将高放射性废液与玻璃形成剂置于1100℃以上高温环境混合熔融,经冷却形成玻璃体。该工艺借助高温熔融作用,使放射性核素一部分参与构建玻璃基质三维交联网状结构,另一部分被包裹封闭在网状结构内部,从而实现放射性物质长期稳定包容。高放废液玻璃固化具有浸出率低,高热稳定性、机械稳定性与辐照稳定性高等特点。
依据固化产物微观结构,广义高放废液玻璃基固化体系可分为三类:传统均质玻璃固化,以硼硅酸盐玻璃体系为代表,固化体为单相非晶态结构,核素包容性能良好、浸出率满足要求,但材料热稳定性存在局限;玻璃-陶瓷固化,在玻璃熔融成型后配套热处理技术,促使基体玻璃发生可控部分析晶,生成榍石、钡长石等稳定晶相,兼具晶相的优良化学稳定性与玻璃相对复杂核素的高包容能力;玻璃-金属复合固化,通常采用粉末冶金热压烧结工艺,将玻璃粉体与金属粉体复合成型,借助连续金属相改善固化体导热能力,显著提升抗热冲击与地下热液环境耐受性能。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国高放废液玻璃固化行业研究及十五五规划分析报告》显示,高放废液玻璃固化是当前国际公认、已实现工程应用的高放废液处理可行技术,主要用于核燃料后处理产生高放废液的稳定化处置。源自核燃料后处理的高放废液通常先在不锈钢贮罐内暂存冷却,后续转化为固化体。高放废液玻璃固化通过玻璃基质在原子尺度固载放射性核素,实现放射性物质与生物圈长期隔离,从根本上化解高放废液液态储罐长期贮存带来的各类安全隐患。
2021年9月,我国首座高水平放射性废液玻璃固化设施在四川广元投运,由中国核工业集团所属中核四川环保工程有限责任公司负责建设,采用中德联合设计,高放废液年处理能力达数百立方米,固化后的玻璃体将深埋于地下数百米处置库,实现放射性物质与生物圈隔离。
2024年12月,中核集团中国核电工程有限公司和武汉理工大学联合研发的陶瓷电熔炉高放废液玻璃固化配方,在我国首座国产化高放废液玻璃固化冷台架上完成试验验证并通过验收。2026年6月,中国建材总院牵头参与的“动力堆高放射性废液固化玻璃研制及应用”项目通过验收,并在北京建成国内首条日产2吨高放废液用玻璃珠基材生产示范线,在四川广元建成焦耳炉玻璃固化示范线。
新思界
行业分析人士表示,高放废液玻璃固化在我国具备良好发展前景。需求层面,我国推行核燃料闭式循环,乏燃料后处理将持续产生高放废液,储罐暂存隐患突出,亟需标准化固化产物。应用层面,国内已实现相关工艺与装备自主化。技术层面,固化体长期稳定性适配深地质处置要求,契合核安全管控目标,叠加玻璃-陶瓷等前沿技术持续攻关,该技术应用潜力不断拓宽。
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