一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法与流程

本发明涉及放射性熔盐废物处理领域，具体涉及一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法。

背景技术：

1、熔盐废物是一种高水平放射性核废物，具有水溶性较高、元素复杂、放射性高、腐蚀性强及高挥发性等特点，其来源主要有两种，第一种是第四代先进核能反应堆——熔盐堆，在熔盐堆的研发和运行期间会产生各种放射性氯化物废物。第二种是熔盐电解法处理乏核燃料时产生的废熔盐。

2、熔盐废物的处理有两种途径，一是选择合适的基体进行包容处理，由于常规硅酸盐玻璃与氯化物相容性较低，无法直接用于固化废熔盐；二是先把氯化物转化为其他形式化合物，如磷酸盐、氧化物等化合物，再进行固化处理。使用转换的方法无疑产生了更多的程序，难以满足长期处置熔盐废物的需求。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，包括以下步骤：

4、s1、将铝源、硅源和熔盐废物混合，其中，所述铝源为铝酸钠，所述硅源为硅溶胶，通过磁力搅拌，得到混合均匀的混合物；

5、s2、将混合物放入加热装置中进行水热反应，得到方纳石结构的熔盐废物固化体。

6、本申请通过选定铝源为铝酸钠，选定硅源为硅溶胶，通过水热反应后，能够得到方纳石结构的熔盐废物固化体。方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法可以很大程度上处理熔盐废物，且所制备的固化体具有较高体积密度及较低的核素浸出率等优点，能够良好的抑制放射性熔盐废物在自然界中的迁移。本发明的方法具有良好的工业应用前景。

7、于本发明其中一实施例中，所述模拟熔盐废物粒径为1-200μm。

8、于本发明其中一实施例中，所述铝源为铝酸钠，所述硅源为硅溶胶。

9、于本发明其中一实施例中，所述混合物中，铝源和硅源的质量和与所述熔盐废物的质量的比值为：9-32。

10、于本发明其中一实施例中，铝源的质量与硅源的质量的比值为：0.3-1。

11、于本发明其中一实施例中，所述加热装置的温度为100℃～200℃。具体可为120℃～180℃，更具体为120℃或180℃。

12、于本发明其中一实施例中，保持时间为3h～96h。具体可为6h～48h，具体为12h或24h。

13、于本发明其中一实施例中，所述步骤s1中，磁力搅拌设备包括：

14、旋转底座，能够产生不断旋转的磁场；

15、容器，用于放置在旋转底座上；

16、磁性旋转件，用于放置在容器底部，旋转底座工作时能够驱动磁性旋转件转动，对容器内的混合物进行搅拌；

17、第一伸缩元件，位于容器的正上方，具有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的端部具有磁铁；

18、下端封闭的隔离罩，所述隔离罩滑动外套在第一伸缩杆的端部；

19、第二伸缩元件，固定在第一伸缩杆上，所述第二伸缩元件具有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆与所述隔离罩的上端连接，第二伸缩元件能够带动隔离罩相对第一伸缩杆上下移动，使得隔离罩的底面接近或远离所述第一伸缩杆端部的磁铁。

20、相对于传统的搅拌桨而言，磁力搅拌设备能够有效降低搅拌器件跟混合物接触，但是在混合完成后需要将混合物转移，此时需要先将磁性旋转件从容器中取出。本申请通过设置第一伸缩元件、第二伸缩元件、隔离罩和磁铁能够实现较好的自动将磁性件取出和放入容器。

21、磁力搅拌设备放入磁性旋转件的一种工作过程：

22、初始状态下，第二伸缩元件回缩，隔离罩的底面接近第一伸缩杆端部的磁铁，虽然隔着隔离罩，但磁铁能够将磁性旋转件牢牢吸附住；

23、第一伸缩元件工作，带动隔离罩和第二伸缩元件同步下移设定距离；

24、第一伸缩元件下移完成后，第二伸缩元件工作，带动动隔离罩相对第一伸缩杆下移，使得隔离罩的底面远离所述第一伸缩杆端部的磁铁，此时磁性旋转件能够自动从隔离罩的下端面掉落至容器中。

25、这种放入方式不易使混合物贱出来，且因为隔离罩的存在，混合物不会进入隔离罩内部。

26、磁力搅拌设备将磁性旋转件从容器取出的一种工作过程：

27、第一伸缩元件工作，带动隔离罩和第二伸缩元件同步下移至容器底部；

28、在磁铁(优选为强力磁铁)的作用下，磁性旋转件能够与隔离罩的下端面接触，随着第一伸缩元件上移，磁性旋转件一起上移。

29、这种取出方式因为隔离罩的存在，混合物不会进入隔离罩内部。

30、于本发明其中一实施例中，所述隔离罩为中空圆柱状结构。

31、于本发明其中一实施例中，所述第一伸缩元件位电动推杆，所述第二伸缩元件位气缸或电动推杆。

32、本发明的有益效果是：本申请通过选定铝源为铝酸钠，选定硅源为硅溶胶，通过水热反应后，能够得到方纳石结构的熔盐废物固化体。方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法可以很大程度上处理熔盐废物，且所制备的固化体具有较高体积密度及较低的核素浸出率等优点，能够良好的抑制放射性熔盐废物在自然界中的迁移。本发明的方法具有良好的工业应用前景。

技术特征：

1.一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，所述模拟熔盐废物粒径为1-200μm。

3.如权利要求1所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，所述混合物中，铝源和硅源的质量和与所述熔盐废物的质量的比值为：9-32。

4.如权利要求3所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，铝源的质量与硅源的质量的比值为：0.3-1。

5.如权利要求1所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，所述加热装置的温度为100℃～200℃。

6.如权利要求1所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，保持时间为3h～96h。

7.如权利要求1所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，所述步骤s1中，磁力搅拌设备包括：

8.如权利要求7所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，所述隔离罩为中空圆柱状结构。

9.如权利要7所述的一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，其特征在于，所述第一伸缩元件位电动推杆，所述第二伸缩元件位气缸或电动推杆。

技术总结本申请公开了一种利用方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法，包括以下步骤：S1、将铝源、硅源和熔盐废物混合，其中，所述铝源为铝酸钠，所述硅源为硅溶胶，通过磁力搅拌，得到混合均匀的混合物；S2、将混合物放入加热装置中进行水热反应，得到方纳石结构的熔盐废物固化体。本申请通过选定铝源为铝酸钠，选定硅源为硅溶胶，通过水热反应后，能够得到方纳石结构的熔盐废物固化体。方纳石结构制备熔盐废物固化体的方法可以很大程度上处理熔盐废物，且所制备的固化体具有较高体积密度及较低的核素浸出率等优点，能够良好的抑制放射性熔盐废物在自然界中的迁移。技术研发人员：舒小艳,卢喜瑞,张生栋,刘刈,邱泽受保护的技术使用者：西南科大四川天府新区创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/18