模擬高放廢液玻璃固化體析晶性能研究

孟保健，朱永昌，焦云杰，趙 崇，萬 偉,2，韓 勖，崔 竹，楊德博

(1.中國建筑材料科學研究總院有限公司，北京 100024；2.西南科技大學材料科學與工程學院， 環境友好能源材料國家重點實驗室，綿陽 621900)

0 引 言

自20世紀60年代開發了核廢料固化玻璃以來，玻璃固化技術已被廣泛應用于高放核廢料處理領域。玻璃固化的機理是從原子尺度將放射性核素包容在玻璃結構中，從而降低核素遷移，提高化學穩定性，繼而將固化體放置于深地質層中，利用地質介質為屏障將放射性元素和人類環境相隔絕[1-2]。過去數十年里，法國、英國、美國、俄羅斯、比利時、德國、日本等國家相繼實現玻璃固化技術的工業化應用[3-5]。我國玻璃固化技術已有40多年的發展歷程，1971年開始玻璃固化工藝研究，最初進行罐式玻璃固化工藝研究，1986年至今主要開展焦耳加熱-陶瓷電熔爐固化工藝研究[6]。

理想的固化體產品是無定形、完全均勻的玻璃相，然而在實際生產過程中，受核素溶解限制和玻璃固化工藝因素的影響，一些相分離或結晶現象的發生是不可避免的[7]。核廢料玻璃中不可控的析晶一旦發生，熔體的結構和性質會發生變化，對固化體的生產、設備運轉以及最終固化體性能評價產生破壞性影響：(1)玻璃熔體中的晶相會沉積到熔爐底部，導致底部出料口堵塞，嚴重影響玻璃固化過程中的熔融物理反應和熔爐操作[8]；(2)未熔顆粒和細晶粒易沉積在電極材料和爐體耐火材料上，導致熔體黏度和電阻率發生較大改變，從而降低電極和熔爐壽命[9-10]；……