阅读说明：本技术 一种稳定放射性核素的废树脂处理方法 (Waste resin treatment method for stabilizing radioactive nuclide ) 是由 岳仁亮 周宏宇 宋平 郑继龙 冯丽华 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种稳定放射性核素的废树脂处理方法,包括废树脂初步降解,化学螯合剂稳定化以及聚酯固化。所述的废树脂的初步降解首先用二氯甲烷对树脂进行预处理,得到疏松多孔的结构,然后用氢氧化钠(NaOH)的微波辅助降解废树脂；所述的化学螯合剂稳定化即将废树脂中的放射性核素通过添加螯合剂的形式,使其形成稳定的螯合物,化学螯合剂作为稳定剂对核素起固定作用；所述的聚酯固化包括红泥(RM)、微粉化粘土和聚酯。相对于现有技术,本发明将废树脂初步处理后将放射性核素稳固化的处理方式,固化配方简单,操作方便,安全可靠,且固化配方实用性强,抗压强度高,具有很高的抗渗性,且耐高温。(The invention discloses a method for treating waste resin for stabilizing radioactive nuclide, which comprises the steps of primary degradation of waste resin, stabilization of chemical chelating agent and polyester solidification. The initial degradation of the waste resin is to use methylene chloride to pretreat the resin to obtain a loose and porous structure, and then use the microwave assistance of sodium hydroxide (NaOH) to degrade the waste resin; the chemical chelating agent is used for stabilizing radionuclide in the waste resin to form a stable chelate by adding a chelating agent, and the chemical chelating agent is used as a stabilizing agent to fix nuclide; the polyester cure includes Red Mud (RM), micronized clay, and polyester. Compared with the prior art, the invention has the advantages that the treatment mode of stably curing the radionuclide after the waste resin is primarily treated is simple in curing formula, convenient to operate, safe and reliable, strong in practicability of the curing formula, high in compressive strength, very high in impermeability and high-temperature resistance.)

一种稳定放射性核素的废树脂处理方法

技术领域

本发明涉及核电厂废弃物处理技术领域，特别是涉及一种稳定放射性核素的废树脂处理方法。

背景技术

反应堆一回路冷却系统、二回路凝结水净化系统、乏燃料水池水的净化系统、废水净化系统等都使用离子交换树脂，当其失效后，不再复用的含有放射性核素的称为放射性废树脂，简称“废树脂”。废树脂是有机废物，其在辐照、热解或生物降解时会产生H2、CH4、NH3等易燃气体；废树脂含较多硫和氮，降解产物对设备和贮存容器有较强的腐蚀性；废树脂是弥散性物质，如果不经过处理，其长期存放过程中有受辐照并分解产生可燃气体的风险，长期存放的安全性不能得到保证，所以必须对废树脂进行稳定化处理和包装,以满足废物运输和最终处置的要求。因此，废树脂同时也是核电站中较难处理的放射性废物。

废树脂处理技术包括核素分离法、固化、氧化分解、高完整容器以及热态超级压缩等。其中，水泥固化应用相对广泛，技术相对成熟，工艺简单，成本低，但由于树脂包容量，导致固化体的增容比很大，若提高废树脂比例，则可能导致机械强度下降，影响固化体稳定性，且废树脂长期安全处置稳定性较差，浸出率高、容易产生裂纹等缺陷，不利于长期安全处置。从实现废物最小化的角度出发，传统的水泥固化技术已受到具有明显减容效果的处理工艺的挑战。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种稳定放射性核素的废树脂处理方法，此种方法不仅可以提高废物的包容量，还可以避免有害物质的浸出，且固化材料聚酯喷射比水泥和其他混合物喷射更有优势，固化速度快，固化体稳定性强，固化体抗压强度高，浸出率极低，均符合国家标准，为达此目的，本发明提供一种稳定放射性核素的废树脂处理方法，具体步骤如下；

1)废树脂初步降解；

所述的废树脂初步降解首先用二氯甲烷DCM对树脂进行预处理，得到疏松多孔的结构，然后用氢氧化钠NaOH的微波辅助降解废树脂；

2)化学螯合剂稳定化；

所述的化学螯合剂稳定化即将废树脂中的放射性核素通过添加螯合剂的形式，使其形成稳定的螯合物，化学螯合剂作为稳定剂对核素起固定作用；

3)聚酯固化；

所述的聚酯固化包括红泥RM、微粉化粘土和聚酯。

作为本发明进一步改进，所述步骤一的废树脂初步降解中二氯甲烷与废树脂的比例为2:4～2:6(w/w)，所述的初步降解用二氯甲烷对树脂进行预处理时间为24～48h。

作为本发明进一步改进，所述步骤一的废树脂初步降解时先将废树脂在NaOH溶液中常温下以一定的转速于水浴恒温振荡器中振荡，在水浴中的转速为150～200r/min，在水浴恒温振荡器中振荡时间为50～60min，废树脂初步降解中氢氧化钠NaOH的微波辅助降解废树脂NaOH浓度为5～10mol/L，所述的废树脂初步降解中废树脂与氢氧化钠NaOH的固液比1:5。

作为本发明进一步改进，所述的废树脂初步降解置于微波炉中，在一定微波功率下加热一段时间，温度升至130℃，然后继续反应，然后冷却到室温，微波频率200～700W，微波时间为50～60min。

作为本发明进一步改进，所述步骤二的化学螯合剂稳定化通过添加有机螯合剂，有机螯合剂为二硫代氨基甲酸、二硫代氨基甲酸二钾盐、硫脲或是柠檬酸与羟基乙酸混合物中的一种或多种，所述的化学螯合剂稳定化处理系统处于弱酸性、中性或弱碱条件，混合液的pH为5～8。

作为本发明进一步改进，所述的化学螯合剂稳定化作用时可通过添加絮凝剂的形式，絮凝剂对螯合处理后的放射性核素进行沉淀，不仅能加速螯合物的沉淀，而且能絮凝过量投加的螯合剂，絮凝剂为聚合氯化铝铁PAFC溶液或是聚合氯化铝PAC溶液，且浓度为10.0m_g·mL-¹。

作为本发明进一步改进，所述步骤三的聚酯固化中红泥RM是超细粒径废铝矾土，主要含有碱金属，氧化铁和氢氧化物，氢氧化铝，碳酸钙，钛和二氧化硅；所述的微粉化粘土MC是土壤沉积物，高岭石和蒙脱石是其主要的粘土矿物；所述的聚酯由聚对苯二甲酸乙二醇酯在环烷酸钴用作促进剂和甲基乙基酮过氧化物用作催化剂制备而成，所述的聚酯固化中红泥、微粉化黏土和聚酯的比例为1:1:2～1:1:4。

作为本发明进一步改进，所述的废树脂为脱水放射性离子交换树脂。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的一种稳定放射性核素的废树脂处理方法，包括废树脂初步降解，化学螯合剂稳定化以及聚酯固化。所述的废树脂的初步降解首先用二氯甲烷对树脂进行预处理，得到疏松多孔的结构，然后用氢氧化钠(NaOH)的微波辅助降解废树脂；所述的化学螯合剂稳定化即将废树脂中的放射性核素通过添加螯合剂的形式，使其形成稳定的螯合物，化学螯合剂作为稳定剂对核素起固定作用；

所述的聚酯固化包括红泥(RM)、微粉化粘土和聚酯。相对于现有技术，本发明将废树脂初步处理后将放射性核素稳固化的处理方式，固化配方简单，操作方便，安全可靠，且固化配方实用性强，抗压强度高，具有很高的抗渗性，且耐高温。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种稳定放射性核素的废树脂处理方法，此种方法不仅可以提高废物的包容量，还可以避免有害物质的浸出，且固化材料聚酯喷射比水泥和其他混合物喷射更有优势，固化速度快，固化体稳定性强，固化体抗压强度高，浸出率极低，均符合国家标准。

本发明公开一种稳定放射性核素的废树脂处理方法，包括废树脂初步降解，化学螯合剂稳定化以及聚酯固化；过程包括：将废树脂去除水后，二氯甲烷处理后，加入到氢氧化钠溶液中，反应一段时间，调节pH后，加入螯合剂，稳定化后聚酯固化处理。

所述的废树脂初步降解首先用二氯甲烷(DCM)对树脂进行预处理，得到疏松多孔的结构，然后用氢氧化钠(NaOH)的微波辅助降解废树脂；所述的化学螯合剂稳定化即将废树脂中的放射性核素通过添加螯合剂的形式，使其形成稳定的螯合物，化学螯合剂作为稳定剂对核素起固定作用；所述的聚酯固化包括红泥(RM)、微粉化粘土和聚酯。

进一步的，所述的废树脂初步降解中二氯甲烷与废树脂的比例为2:4～2:6(w/w)，例如2:4、2:5和2:6。

所述的初步降解用二氯甲烷对树脂进行预处理时间为24～48h。

进一步的，所述的废树脂初步降解中氢氧化钠(NaOH)的微波辅助降解废树脂NaOH浓度为5～10mol/L，例如5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L和10mol/L。

所述的废树脂初步降解中废树脂与氢氧化钠(NaOH)的固液比1:5；

所述的废树脂初步降解时先将废树脂在NaOH溶液中常温下以一定的转速于水浴恒温振荡器中振荡；

优选地，在水浴中的转速为150～200r/min，例如150r/min、180r/min和200r/min。

优选地，在水浴恒温振荡器中振荡时间为50～60min；例如50min、55min和60min。

所述的废树脂初步降解置于微波炉中，在一定微波功率下加热一段时间，温度升至130℃，然后继续反应，然后冷却到室温；

优选地，微波频率200～700W，例如微波频率为200W、300W、400W、500W、600W、700W。

优选地，微波时间为50～60min。

进一步的，所述的化学螯合剂稳定化通过添加有机螯合剂，具有较好的稳定性；

其中，有机螯合剂为二硫代氨基甲酸、二硫代氨基甲酸二钾盐、硫脲或是柠檬酸与羟基乙酸混合物中的一种或多种。

进一步的，所述的化学螯合剂稳定化处理系统处于弱酸性、中性或弱碱条件；

优选地，混合液的pH为5～8，例如pH为5、6、7和8。

进一步的，所述的化学螯合剂稳定化作用时还可通过添加絮凝剂的形式，絮凝剂对螯合处理后的放射性核素进行沉淀，不仅能加速螯合物的沉淀，而且能絮凝过量投加的螯合剂；

优选地，絮凝剂可以为聚合氯化铝铁(PAFC)溶液或是聚合氯化铝(PAC)溶液，且浓度为10.0mg·mL-1。

进一步的，所述的聚酯固化中红泥(RM)是超细粒径废铝矾土，主要含有碱金属，氧化铁和氢氧化物，氢氧化铝，碳酸钙，钛和二氧化硅；所述的微粉化粘土(MC)是土壤沉积物，高岭石和蒙脱石是其主要的粘土矿物；所述的聚酯由聚对苯二甲酸乙二醇酯在环烷酸钴用作促进剂和甲基乙基酮过氧化物用作催化剂制备而成；

优选地，所述的聚酯固化中红泥、微粉化黏土和聚酯的比例为1:1:2～1:1:4，例如1:1:2、1:1:3和1:1:4。

所述的废树脂为脱水放射性离子交换树脂。

所述的紫外灯光源的位置可以是任意的，没有限制，例如，可以设置在上述装置的壳体19的上方。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。