一种消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料侵蚀的方法与流程

    技术2025-02-17  47


    本发明属于核废料玻璃固化,具体涉及一种消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料侵蚀的方法。


    背景技术:

    1、放射性废物处理是核能安全利用的最后一环,对放射性废物的处置,人们认为最合理的措施是首先将放射性废物进行固化处理。熔炉电极是高放废液玻璃固化装置的核心部件,目前避免熔炉电极材料的侵蚀是高放废液玻璃固化装置性能提升需要解决的关键核心技术问题之一。

    2、目前,在高放废液玻璃固化中,通常以硼硅酸盐作为玻璃基体实现对废液的玻璃固化,玻璃固化电熔炉中所用电极材料为inconel 690电极材料,但是在电熔炉处理过程中电极材料与高温玻璃熔液接触时会发生侵蚀,造成电极的损毁。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料侵蚀的方法,本发明提供的方法能够有效消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料(包括电极材料)的侵蚀,增加电熔炉用镍基合金材料(包括电极材料)在熔炉中的使用寿命。

    2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    3、本发明提供了一种消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料侵蚀的方法,包括以下步骤:

    4、将硼硅酸盐玻璃、改性剂和放射性废物混合,得到配合料,所述改性剂包括硫源和/或铬源;

    5、将所述配合料在玻璃固化电熔炉中进行熔制,得到硼硅酸盐玻璃固化体。

    6、优选的,所述改性剂还包括磷源。

    7、优选的,所述硫源包括硫酸盐。

    8、优选的,所述硫源以硫元素的质量百分百分含量计,所述配合料中硫元素的质量百分含量为0.1~1.5%。

    9、优选的,所述铬源包括铬氧化物。

    10、优选的,所述铬源以铬元素的质量百分百分含量计,所述配合料中铬元素的质量百分含量为0.2~2%。

    11、优选的,所述磷源包括磷酸盐和/或磷氧化物。

    12、优选的,所述磷源以磷元素的质量百分百分含量计,所述配合料中磷元素的质量百分含量为0.05~1.3%。

    13、优选的,所述核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料为电熔炉中镍基合金材料所制备组件;所述电熔炉中镍基合金材料所制备组件包括电熔炉的电极、鼓泡管、测温组件和液位计中的一种或多种。

    14、优选的,所述配合料中放射性废物的质量百分含量为15~20%;所述熔制的保温温度为1150~1200℃,保温时间为2~3h。

    15、本发明提供了一种消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料侵蚀的方法,包括以下步骤:将硼硅酸盐玻璃、改性剂和放射性废物混合,得到配合料,所述改性剂包括硫源和/或铬源;将所述配合料在玻璃固化电熔炉中进行熔制,得到硼硅酸盐玻璃固化体。本发明提供的方法通过在配合料中添加改性剂,改性剂包括硫源和/或铬源,能够有效避免熔制过程中电熔炉中使用的镍基合金材料中的金属元素在硼硅酸盐玻璃中的氧化还原反应,从而减缓电熔炉中使用的镍基合金材料在硼硅酸盐玻璃中的溶解速度。因此,本发明提供的方法能够有效消除核废料玻璃固化电熔炉使用的镍基合金材料的侵蚀,增加电熔炉中使用的镍基合金材料在熔炉中的使用寿命。而且,本发明提供的方法仅需在原料混合工序中同时直接引入改性剂,方法简单易行,适宜推广应用。

    16、进一步的,在本发明中,所述核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料为电熔炉中镍基合金材料所制备组件;所述电熔炉中镍基合金材料所制备组件包括电熔炉的电极、鼓泡管、测温组件和液位计中的一种或多种。本发明提供的方法适用于避免电熔炉中镍基合金材料所制备组件的侵蚀。



    技术特征:

    1.一种消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料侵蚀的方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述改性剂还包括磷源。

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述硫源包括硫酸盐。

    4.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于,所述硫源以硫元素的质量百分百分含量计,所述配合料中硫元素的质量百分含量为0.1~1.5%。

    5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述铬源包括铬氧化物。

    6.根据权利要求1或5所述的方法,其特征在于,所述铬源以铬元素的质量百分百分含量计,所述配合料中铬元素的质量百分含量为0.2~2%。

    7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述磷源包括磷酸盐和/或磷氧化物。

    8.根据权利要求2或7所述的方法,其特征在于,所述磷源以磷元素的质量百分百分含量计,所述配合料中磷元素的质量百分含量为0.05~1.3%。

    9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料为电熔炉中镍基合金材料所制备组件;所述电熔炉中镍基合金材料所制备组件包括电熔炉的电极、鼓泡管、测温组件和液位计中的一种或多种。

    10.根据权利要求1、2或9所述的方法,其特征在于,所述配合料中放射性废物的质量百分含量为15~20%;所述熔制的保温温度为1150~1200℃,保温时间为2~3h。


    技术总结
    本发明属于核废料玻璃固化技术领域,具体涉及一种消除核废料玻璃固化电熔炉用镍基合金材料侵蚀的方法。本发明将硼硅酸盐玻璃、改性剂和放射性废物混合,得到配合料,所述改性剂包括硫源和/或铬源;将所述配合料在玻璃固化电熔炉中进行熔制,得到硼硅酸盐玻璃固化体。本发明能够有效避免熔制过程中电熔炉用镍基合金材料中的金属元素在硼硅酸盐玻璃中的氧化还原反应,从而减缓电熔炉用镍基合金材料在硼硅酸盐玻璃中的溶解速度,增加电熔炉用镍基合金材料在熔炉中的使用寿命。而且,本发明提供的方法仅需在原料混合工序中同时直接引入硫源、磷源和铬源,方法简单易行,适宜推广应用。

    技术研发人员:朱永昌,焦云杰,杨德博,崔竹,赵永祥,王东宇,董炫疆,杜瞻远,齐建平,赵鲲,岳汉威
    受保护的技术使用者:中国建筑材料科学研究总院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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