放射性廢物水泥固化
正文
基材和添加劑 固化中常用的基材是含鈣、鋁、鐵、鎂等成分的矽酸鹽水泥和火山灰矽酸鹽水泥。常用的添加劑有蛭石、沸石和硅藻土等，它們的作用有降低放射性核素的浸出率，提高固化體機械強度，吸收游離水等。用水泥固化廢液時對水灰比(即廢液和水泥用量比)有一定要求。要獲得大的減容比應採用高的水灰比，然而高的水灰比使固化體的含鹽量和含水量增加。含鹽量增加會降低固化體的機械強度，含水量增加會在水泥漿表面產生一層游離水。加入合適的添加劑雖能提高機械強度和消除游離水，但也使減容比降低和重量增加。因此必須權衡利弊，選用合適的水灰比和添加劑，一般水灰比不超過0.5。
方法 主要有兩種：①桶內混合法，廢液、水泥和蛭石等按比例加到作為貯存容器的金屬桶內，用機械攪拌或加蓋密封后滾動、振動的方法使它們混勻；②桶外混合法，廢物和水泥在混合器內混合，得到的漿料裝入貯存桶。
水泥固化的優點是工藝和設備簡單;可連續操作,也可在貯存容器中固化，進行間歇操作；處理費用低；無燃燒爆炸的危險；水泥本身具有良好的防護禁止性能。主要缺點是浸出率高，約比瀝青固化體高 100～1000倍(見放射性廢物瀝青固化)；減容比小於1；固化體較重。
發展動態 為了改善水泥固化體的抗水浸出能力，提高機械強度和增加廢物包容量，20世紀70年代中期開始研究用聚合物浸漬水泥固化體。此外還開始了用熱壓水泥固化法處理高放廢液的實驗室研究。
① 聚合物浸漬水泥固化體 聚合物浸漬混凝土是一種新型建築材料，它具有機械強度高、孔隙率極低、耐化學腐蝕和耐風化等特點，特別適合於強腐蝕性場所使用。鑒於聚合物浸漬混凝土的這些特點，研究了用它作為中、低放廢物固化基材的可能性。工藝過程如下：先將廢物轉化為水泥固化體，真空脫水後放入含引發劑的聚合物單體溶液中浸漬，將浸漬後的水泥固化體加熱或輻照使單體聚合（見聚合反應）。聚合後一般生成熱固性塑膠，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等。與普通水泥固化體相比，聚合物浸漬水泥固化體的性能有一定改善，如浸出率至少低一個數量級，機械強度提高2倍左右。
② 熱壓水泥固化高放廢液 一般水泥固化體的抗水浸出性能較差，強輻照下氣體輻解產物會使固化體破裂，因而水泥固化通常用於放射性水平較低的廢物。但是水泥經熱壓處理後孔隙率可降到3％左右,機械強度提高約10倍。初步研究結果證明：將模擬高放廢液煅燒物和濕水泥粉混勻，然後在150～250℃、2.4×106帕下熱壓，可得到緻密、不透氣、抗水浸出的固化體。它的機械強度與玻璃相似，比普通水泥高5～10倍。
