一种放射性废滤芯水泥固定配方、固定装置和固定方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112435769 A(43)申请公布日 2021.03.02

(21)申请号 202011312763.1(22)申请日 2020.11.20

(71)申请人 中核核电运行管理有限公司

地址 314300 浙江省嘉兴市海盐县秦三厂

25号楼

申请人 秦山核电有限公司(72)发明人 余达万　徐宏明　杨永亮　周辰昊　

张金　朱昌荣　谢秀娟　刘列　肖伟炯　姜春辉　余达宇　欧阳涛　赵凯平　(74)专利代理机构 核工业专利中心 11007

代理人 王洁(51)Int.Cl.

G21F 9/30(2006.01)C04B 28/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

(54)发明名称

一种放射性废滤芯水泥固定配方、固定装置和固定方法(57)摘要

本发明具体涉及一种放射性废滤芯水泥固定配方，包括普通硅酸水泥、水、添加剂和硅粉，所述普通硅酸水泥、水、添加剂和硅粉的重量比例为1:0.26:0.01～0.02:0.1～0.2。本发明的放射性废滤芯固定配方成本低，满足自动化运行需求，其主要性能指标均满足EJ1186‑2005要求，实验结果表明，水泥浆流动度395mm；固定体28d抗压强度92.4MPa。

CN 112435769 ACN 112435769 A

权　利　要　求　书

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1.一种放射性废滤芯水泥固定配方，其特征在于，包括普通硅酸水泥、水、添加剂和硅粉，所述普通硅酸水泥、水、添加剂和硅粉的重量比例为1:0.26:0.01～0.02:0.1～0.2。

2.根据权利要求1所述的放射性废滤芯水泥固定配方，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所述的放射性废滤芯水泥固定配方，其特征在于，所述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所述的放射性废滤芯水泥固定配方，其特征在于，所述水为核电厂除盐水。

5.根据权利要求1所述的放射性废滤芯水泥固定配方，其特征在于，所述减水剂为Glenium C333。

6.根据权利要求1所述的放射性废滤芯水泥固定配方，其特征在于，所述硅粉为SF93型二氧化硅微粉，二氧化硅含量大于90wt％，比表面积大于15000m2/kg，45um筛余量小于3.0％,其余指标符合标准GB/T 21236《电炉回收二氧化硅微粉》的规定。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的放射性废滤芯水泥固定配方的固定装置，其特征在于，包括水进料管线、水泥和硅粉的混合物的进料管线、搅拌设备、减水剂罐、减水剂进料管线、放射性废滤芯储存桶，所述水进料管线通过管道与搅拌设备连接，所述水泥和硅粉的混合物的进料管线通过螺旋输送机与搅拌设备连接，所述减水剂罐通过管道与减水剂进料管线连接，所述减水剂进料管线与水进料管线汇合并与搅拌设备连接，所述搅拌设备通过软管与放射性废滤芯储存桶连接。

8.根据权利要求7所述的固定装置，其特征在于，所述水泥和硅粉的混合物的进料管线包括螺旋输送机；所述减水剂进料管线包括泵。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的放射性废滤芯水泥固定配方的固定方法，其特征在于，包括如下步骤：将普通硅酸盐水泥、硅粉、减水剂和水分别按照配比计量通过管线加入到搅拌设备中搅拌混合，搅拌至混合得到的水泥浆流动度≥310mm时从搅拌设备中出料，得到水泥浆，依照上述步骤重复，实现通过连续进料、搅拌、连续出料方式自动化生产水泥浆；生产的水泥浆通过管线输送到预装放射性废滤芯的金属桶内，震荡均匀，完成放射性废滤芯的固定。

10.根据权利要求9所述的固定方法，其特征在于，所述将普通硅酸盐水泥、硅粉、减水剂和水分别按照配比计量通过管线加入到搅拌设备中，具体包括如下步骤：将普通硅酸盐水泥和硅粉预先混合，得到混合物；将混合物装入水泥料斗,再经过水泥和硅粉的混合物的进料管线的螺旋输送机输送到搅拌设备；减水剂装入减水剂罐，通过减水剂进料管线的泵输送到搅拌设备；水通过水进料管线与减水剂进料管线汇合，输送到搅拌设备。

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说　明　书

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一种放射性废滤芯水泥固定配方、固定装置和固定方法

技术领域

[0001]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废滤芯水泥固定配方、固定装置和固定方法。背景技术

[0002]在压水堆核电厂运行过程中,一回路的放射性液体需要设置过滤器，以截留液体中的颗粒杂质，颗粒杂质中含有较高的放射性核素，当杂质截留较多时，过滤器压差升高或剂量率水平升高，超过设定值需要更换过滤器，更换后的废滤芯是压水堆核电厂主要的工艺废物之一。为了减少放射性废物在贮存、运输和处置期间放射性核素的迁移或弥散，通常需要对放射性废滤芯进行固定，水泥固定是常用的固定方法之一。[0003]现有放射性废滤芯固定配方存在以下问题：1、使用石英砂或水洗砂，容易堵塞水泥砂浆输送管线；2、配方中使用PSB42.5水泥，无本地散装水泥供货，影响水泥固化生产线的自动化运行。

发明内容

[0004]基于此，有必要针对现有的放射性废滤芯水泥砂浆固定配方存在的容易堵塞水泥砂浆输送管线和无本地散装水泥供货的问题，提供一种放射性废滤芯水泥固定配方、固定装置和固定方法。

[0005]为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：[0006]一种放射性废滤芯水泥固定配方，包括普通硅酸盐水泥、水、添加剂和硅粉，所述普通硅酸盐水泥、水、添加剂和硅粉的重量比例为1:0.26:0.01～0.02:0.1～0.2。[0007]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。[0008]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。[0009]进一步地，所述水为核电厂除盐水。[0010]进一步地，所述添加剂为减水剂。[0011]进一步地，所述减水剂为Glenium C333。[0012]进一步地，所述硅粉为SF93型二氧化硅微粉，二氧化硅含量大于90wt％，比表面积大于15000m2/kg，45um筛余量小于3.0％,其余指标符合标准GB/T 21236《电炉回收二氧化硅微粉》的规定。

[0013]本发明还提供一种放射性废滤芯水泥固定配方的固定装置，包括水进料管线、水泥和硅粉的混合物的进料管线、搅拌设备、减水剂罐、减水剂进料管线、放射性废滤芯储存桶，所述水进料管线通过管道与搅拌设备连接，所述水泥和硅粉的混合物的进料管线通过螺旋输送机与搅拌设备连接，所述减水剂罐通过管道与减水剂进料管线连接，所述减水剂进料管线与水进料管线汇合并与搅拌设备连接，所述搅拌设备通过软管与放射性废滤芯储

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说　明　书

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存桶连接。

[0014]进一步地，所述水泥和硅粉的混合物的进料管线包括螺旋输送机；所述减水剂进料管线包括泵。

[0015]本发明还提供一种放射性废滤芯水泥固定配方的固定方法，包括如下步骤：[0016]将普通硅酸盐水泥、硅粉、减水剂和水分别按照配比计量通过管线加入到搅拌设备中搅拌混合，搅拌至混合得到的水泥浆流动度≥310mm时从搅拌设备中出料，得到水泥浆，依照上述步骤重复，实现通过连续进料、搅拌、连续出料方式自动化生产水泥浆；生产的水泥浆通过管线输送到预装放射性废滤芯的金属桶内，震荡均匀，完成放射性废滤芯的固定。

[0017]进一步地，所述将普通硅酸盐水泥、硅粉、减水剂和水分别按照配比计量通过管线加入到搅拌设备中，具体包括如下步骤：

[0018]将普通硅酸盐水泥和硅粉预先混合，得到混合物；将混合物装入水泥料斗,再经过水泥和硅粉的混合物的进料管线的螺旋输送机输送到搅拌设备；减水剂装入减水剂罐，通过减水剂进料管线的泵输送到搅拌设备；水通过水进料管线与减水剂进料管线汇合，输送到搅拌设备。

[0019]本发明的有益技术效果：

[0020]本发明的放射性废滤芯固定配方成本低，满足自动化运行需求，其主要性能指标均满足EJ1186-2005要求，实验结果表明，水泥浆流动度395mm；固定体28d抗压强度92.4MPa。

附图说明

[0021]图1为本发明的放射性废滤芯固定配方的固定装置。[0022]其中：[0023]1、水进料管线；2、水泥和硅粉的混合物的进料管线；3、搅拌设备；4、减水剂罐；5、减水剂进料管线；6、放射性废滤芯储存桶。具体实施方式

[0024]下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。[0025]实施例1

[0026]一种放射性废滤芯水泥固定配方，包括普通硅酸盐水泥、水、减水剂和硅粉，所述普通硅酸盐水泥、水、减水剂和硅粉的重量比例为1:0.26:0.01～0.02:0.1～0.2。[0027]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。[0028]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。

[0029]所述水为核电厂除盐水，所述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。

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所述添加剂为减水剂Glenium C333，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。[0031]所述硅粉为SF93型二氧化硅微粉，二氧化硅含量大于90％，比表面积大于15000m2/kg，45um筛余量小于3.0％,，其余指标符合标准GB/T 21236《电炉回收二氧化硅微粉》的规定。普通硅酸盐水泥固定体中添加硅粉，可以提高固定体的抗压强度、抗渗性能和抗冲击性能。

[0032]上述放射性废滤芯水泥固定配方的固定装置，包括水进料管线1、水泥和硅粉的混合物的进料管线2、搅拌设备3、减水剂罐4、减水剂进料管线5、放射性废滤芯储存桶6，所述水进料管线1通过管道与搅拌设备3连接，所述水泥和硅粉的混合物的进料管线2通过螺旋输送机与搅拌设备3连接，所述减水剂罐4通过管道与减水剂进料管线5连接，所述减水剂进料管线5与水进料管线1汇合并与搅拌设备3连接，所述搅拌设备3通过软管与放射性废滤芯储存桶6连接。

[0033]所述水泥和硅粉的混合物的进料管线2包括螺旋输送机。所述减水剂进料管线5包括泵。

[0034]上述放射性废滤芯水泥固定配方的固定方法，在上述放射性废滤芯水泥固定配方的固定装置上进行，包括如下步骤：[0035]将普通硅酸盐水泥、硅粉、减水剂和水分别按照配比计量通过管线加入到搅拌设备3中搅拌混合，搅拌至混合得到的水泥浆流动度≥310mm时从搅拌设备中出料，得到水泥浆，依照上述步骤重复，实现通过连续进料、搅拌、连续出料方式自动化生产水泥浆；生产的水泥浆通过管线输送到预装放射性废滤芯的金属桶内，震荡均匀，完成放射性废滤芯的固定。

[0036]进一步地，所述将普通硅酸盐水泥、硅粉、减水剂和水分别按照配比计量通过管线加入到搅拌设备3中，具体包括如下步骤：

[0037]将普通硅酸盐水泥和硅粉预先混合，得到混合物；将混合物装入水泥料斗,再经过水泥和硅粉的混合物的进料管线2的螺旋输送机输送到搅拌设备3；减水剂装入减水剂罐4，通过减水剂进料管线5的泵输送到搅拌设备3；水通过水进料管线1与减水剂进料管线5汇合，输送到搅拌设备3。[0038]实施例2

[0039]将实施例1的放射性废滤芯水泥浆固定配方进行水泥浆流动度、抗压强度和抗渗性能测试，以验证配方性能是否满足EJ1186-2005《放射性废物体和废物包的特性鉴定》的要求，即水泥浆流动度≥310mm；固定体28d抗压强度≥60MPa；固定体抗渗性能28d Cl-迁移电量≤2500C。[0040]1、水泥浆流动度：本实验取实施例1的水泥浆进行流动度实验，实验结果表明，水泥浆稠度适中，流动度395mm。[0041]2、抗压强度：本实验取三组实施例1的水泥固化体进行抗压强度实验，实验结果表明，其28d平均抗压强度92.4MPa。[0042]3、抗渗性能：本实验取三组实施例1的水泥固化体进行抗渗性能实验，实验结果表明，平均抗渗性能28d氯离子迁移电量65.9C。

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说　明　书

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配方性能满足EJ1186-2005《放射性废物体和废物包的特性鉴定》的要求。

[0044]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。

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说　明　书　附　图

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图1

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