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国家标准计划《高放射性废液玻璃固化体化学成分分析方法》由 TC447(全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国建筑材料联合会

主要起草单位 中国国检测试控股集团股份有限公司北京科技大学北京奥达清环境检测有限公司

目录

基础信息

制修订
制定
项目周期
18个月
申报日期
2024-04-03
公示开始日期
2025-01-22
公示截止日期
2025-02-21
标准类别
方法
国际标准分类号
71.040.40
71 化工技术
71.040 分析化学
71.040.40 化学分析
归口单位
全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会
执行单位
全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会
主管部门
中国建筑材料联合会

起草单位

目的意义

核能是一种高效的能源,能量密度大,费用成本较低,并且在发电的过程中不会带来大气污染,可有效降低我国温室气体的排放,高效利用核能有利于缓解环境压力并保障能源安全,但是核能利用过程中产生的高放射性废液具有半衰周期长、放射水平高、生物毒性大等特点,将会对地球生物圈产生长久的放射性危害,如何有效处理处置高放射性废液是核能可持续发展的关键,其中被人们普遍接受的处置方式是对高放废液固化后进行深地质处置,该方式具有对放射性核素多重屏障隔离的优势。

高放射性废液玻璃固化是目前世界上公认的处理高放废液的首选方案,也是国际上唯一实现工程化应用的处理方法。

其中硼硅酸盐玻璃因其具有优良的抗辐照、耐水性等优点,是许多国家的首选固化基材。

2021年9月,我国首座高放射性废液玻璃固化设施在四川广元正式投运,标志着我国在高放废液处理能力上实现了零的突破。

该设施采用焦耳加热陶瓷熔炉技术,拟使用硼硅酸盐玻璃配方,并拟采用深地质处理方式,通过多重屏障系统使得高放玻璃与生态圈隔绝。

高放废液的玻璃固化是通过将高放废液与玻璃基料按照一定的配比混合在一起,再将其转移到设备中蒸发浓缩、熔融煅烧,再进行退火后成为高放射性废液玻璃固化体。

用于固化的玻璃体系得到国内外学者大量的研究,涉及的有铝硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、硼硅酸盐以及稀土氧化物玻璃等。

和商用玻璃不同,高放射性废液玻璃固化体不是完全均质的玻璃态材料,除主体是玻璃相外,还含有气泡、难熔氧化物和其他不混溶物质,具有化学成分复杂、含量多变性等特点,首先需要对模拟高放射性废液玻璃固化体制备的全过程进行监控,并及时优化产品配方,玻璃固化体的配方及工艺对玻璃固化体的化学稳定性、热稳定性、辐照稳定性和机械稳定性等产品性能具有非常重要的影响,因此建立针对玻璃固化体快速准确的化学成分分析的方法十分必要。

目前,如果采用传统的化学分析方法进行测试,存在分析过程繁琐,耗费时间长等问题,不适用于对时效性有要求的玻璃固化体的生产控制及应用。

国内外涉及高放射性废液玻璃固化体化学组成的标准仅有EJ 1186-2005《放射性废物体和废物包的特性鉴定》,该方法虽然提到了高放射性废液玻璃固化体化学组成的分析可采用破坏性分析法或非破坏性分析法,但是仅有两种分析法的简单流程和列举了常用的分析技术,方法不具体,不完善,没有针对不同化学元素详细的前处理方式及测试条件的描述,不具有可操作性。

本单位在2022年参与了国家国防科工局“关于组织编报动力堆乏燃料后处理高放废液玻璃固化关键技术研究和冷态样机研制项目”和中国建材集团关键核心技术“玻璃固化体性能评价方法研究项目”。

其中针对玻璃固化体及其原材料化学成分复杂、含量多变性等特点,为了能够及时指导产品配方优化,充分发挥XRF、ICP-AES、ICP-MS、ICS多种测试方法的优势,有效结合,同时优化了前处理方法,建立了高放射性废液玻璃固化体化学成分分析方法。

关于高放射性废液玻璃固化体国家标准的申报将分为系列标准包括化学成分分析方法、热性能分析方法、析晶率分析方法、抗浸出性分析方法、包容率分析方法。

本次先申报高放射性废液玻璃固化体化学成分分析方法。

范围和主要技术内容

1、适用范围 本标准适用于高放射性废液玻璃固化体中化学成分的测定。 2、主要技术内容 本标准中规定了高放射性废液玻璃固化体中SiO2、B2O3、Al2O3、MnO、CaO、Na2O、Fe2O3、K2O、Li2O、MgO、CuO、ZrO2、TiO2、ZnO、As2O3、BeO、Bi2O3、CeO2、CdO、Co2O3、Cr2O3、Y2O3、La2O3、WO3、Nb2O5、NiO、P2O5、PbO、SrO、Sb2O3、SnO2、SO3、V2O5、Er2O3、Pr6O11、Nd2O3、BaO、HfO2、SeO2、Sm2O3、Eu2O3、Rh2O3、PdO、Cs2O、F、Cl等化学成分测试的方法原理、试验设备、试验条件、试样制备、测试步骤、结果计算等要求。 3、预研情况 本单位中国国检测试控股集团股份有限公司前期对国内外相关标准的测试原理、测试方法,测试仪器等技术内容进行了重点研究,对样品的前处理条件进行了充分的实验。目前已具备相关实验能力,并收集了部分模拟高放射性废液玻璃固化体样品进行了前期试验和研究。