本發(fā)明涉及一種用于核反應(yīng)堆裝置中密封、保存、隔離放射性廢液的鈹硅酸鹽玻璃。

背景技術(shù)：
在核反應(yīng)堆等核燃料再生設(shè)備中會產(chǎn)生中等放射性的放射性廢水，目前主要通過瀝青化或水泥固化來處理。但是，采用瀝青處理有幾個(gè)主要缺點(diǎn)：穩(wěn)定性降低，易著火，使用范圍有限，機(jī)械強(qiáng)度低。采用水泥處理的費(fèi)用適中、運(yùn)用簡單、機(jī)械強(qiáng)度好，穩(wěn)定性持久。但是水泥固化有二個(gè)顯著的缺點(diǎn)：包覆后廢料體積加倍；影響所獲得材料的預(yù)期壽命。另外，現(xiàn)在人們也在研究采用玻璃密封放射性廢液，由于其具有無定形狀態(tài)，因此相比常用的瀝青和水泥具有明顯優(yōu)點(diǎn)。但是由于玻璃是亞穩(wěn)態(tài)材料，由于鈉等堿性元素的存在，導(dǎo)致玻璃對化學(xué)侵蝕的敏感性較強(qiáng)，造成玻璃基體改變，密封穩(wěn)定性不好。為了部分抵消鈉的有害作用，在石英玻璃中加入硼，從而提供稱作“硼硅酸鹽玻璃”的玻璃。但是，硼硅酸鹽玻璃的穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度以及抗腐蝕能力仍不能滿足人們密封中等放射性廢液的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開了一種鈹硅酸鹽玻璃，其對輻射具有極高的穩(wěn)定性、極好的機(jī)械強(qiáng)度、極高的抗化學(xué)腐蝕能力，該玻璃可以在體積縮小的情況下很好的密封、保存、隔離廢液。本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃包括質(zhì)量百分比表示的以下成分：a)SiO2：42-49b)BeO：15-20c)Na2O：11-14d)Al2O3：5-10e)至少一種過渡元素的氧化物：3-6.5；f)至少一種稀土元素氧化物：3-6.5；g)NpO2：3-6.5；h)HfO2：5-8；并且，所述玻璃的組成成分的重量百分比進(jìn)一步地滿足下列不等式：(1)SiO2+Al2O3＜60％(2)71％＜SiO2+BeO+Na2O＜85.5％(3)BeO/Na2O＞1.3。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述玻璃中BeO的含量為16～19%；更優(yōu)選19%。在優(yōu)選實(shí)施例中NpO2的含量為4～5%。本發(fā)明還公開了一種處理中等放射性的放射性廢液的方法，其中，將選擇性添加有焙燒助劑的所述廢液焙燒，從而獲得焙燒產(chǎn)物，然后將玻璃化助劑添加到所述焙燒產(chǎn)物中，在水冷坩堝中將所述焙燒產(chǎn)物和所述玻璃化助劑熔化，得到玻璃熔料，然后將所述玻璃熔料冷卻，由此獲得上述鈹硅酸鹽玻璃。本發(fā)明的玻璃具有特殊組成的成分及范圍，首先具有常規(guī)硅酸鹽玻璃均包括的SiO2、Na2O、Al2O3，保證玻璃的常規(guī)性能，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的玻璃具有BeO，Be元素很好的抵銷了玻璃中Na元素對其化學(xué)腐蝕性帶來的不利影響，極大地增強(qiáng)了玻璃的穩(wěn)定性和耐腐蝕能力，這是現(xiàn)有技術(shù)中尚未發(fā)現(xiàn)的，包括HfO2很大程度的增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，也是現(xiàn)有技術(shù)中尚未有人采用的；另外，由于具有過渡元素氧化物、稀土氧化物和錒系元素氧化物，有利的增強(qiáng)了其穩(wěn)定性和抗腐蝕能力。與現(xiàn)有技術(shù)中的硼硅酸鹽玻璃適合密封高放射性廢液不同，本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃始于密封中等放射性的放射性廢液。采用本發(fā)明的玻璃密封中等放射性廢料，克服了瀝青處理或水泥膠結(jié)有關(guān)的缺陷。另外，本發(fā)明的玻璃可以容易地通過下文所述的焙燒、水冷坩堝玻璃化類型的方法獲得。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明的鈹硅酸鹽。本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃包括質(zhì)量百分比表示的以下成分：a)SiO2：42-49b)BeO：15-20c)Na2O：11-14d)Al2O3：5-10e)至少一種過渡元素的氧化物，優(yōu)選Fe2O3、Cr2O3、MnO2、TcO2、RuO2：3-6.5；f)至少一種稀土氧化物，優(yōu)選為，La2O3、Nd2O3、Gd2O3、Pr2O3、CeO2：3-6.5；g)至少一種錒系元素氧化物，例如UO2、ThO2、Am2O3、PuO2、CmO2、NpO2：3-6.5；h)HfO2：5-8；并且，所述玻璃的組成成分的重量百分比進(jìn)一步地滿足下列不等式：(1)SiO2+Al2O3＜60％(2)71％＜SiO2+BeO+Na2O＜85.5％(3)BeO/Na2O＞1.3。實(shí)施例1：本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃包括質(zhì)量百分比表示的以下成分：a)SiO2：45b)BeO：16c)Na2O：11d)Al2O3：5e)至少一種過渡元素的氧化物：5；f)至少一種稀土元素氧化物：5；g)NpO2：5；h)HfO2：8。實(shí)施例2本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃包括質(zhì)量百分比表示的以下成分：a)SiO2：46b)BeO：16c)Na2O：11d)Al2O3：5e)至少一種過渡元素的氧化物，優(yōu)選Fe2O3、Cr2O3、MnO2、TcO2、RuO2：4.5；f)至少一種稀土元素氧化物：5.5；g)NpO2：5；h)HfO2：7。實(shí)施例3本發(fā)明的鈹硅酸鹽玻璃包括質(zhì)量百分比表示的以下成分：a)SiO2：45b)BeO：19c)Na2O：11d)Al2O3：5e)至少一種過渡元素的氧化物，優(yōu)選Fe2O3、Cr2O3、MnO2、TcO2、RuO2：4.5；f)至少一種稀土元素氧化物：4.5；g)NpO2：4；h)HfO2：7。本發(fā)明還公開了一種處理中等放射性的放射性廢液的方法，其中，將選擇性添加有焙燒助劑的所述廢液焙燒，從而獲得焙燒產(chǎn)物，然后將玻璃化助劑添加到所述焙燒產(chǎn)物中，在水冷坩堝中將所述焙燒產(chǎn)物和所述玻璃化助劑熔化，得到玻璃熔料，然后將所述玻璃熔料冷卻，由此獲得上述鈹硅酸鹽玻璃。其中所述焙燒助劑選自硝酸鋁、硝酸鐵、硝酸鋯、稀土硝酸鹽、或它們的混合物。其中所述焙燒助劑是硝酸鋁和硝酸鐵的混合物。所述焙燒產(chǎn)物和所述玻璃化助劑的熔化在1,200℃到1,300℃、優(yōu)選1,250℃的溫度下進(jìn)行。本發(fā)明的玻璃首先具有常規(guī)硅酸鹽玻璃均包括的SiO2、Na2O、Al2O3，保證玻璃的常規(guī)性能，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的玻璃具有BeO，鈹相比硼可以更好的抵銷玻璃中Na元素對其化學(xué)腐蝕性帶來的不利影響，且不會產(chǎn)生寄生效應(yīng)，極大地增強(qiáng)了玻璃的穩(wěn)定性和耐腐蝕能力，這是現(xiàn)有技術(shù)中尚未發(fā)現(xiàn)的。玻璃中包括的HfO2可以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度；另外，由于具有過渡元素氧化物、稀土氧化物和錒系元素氧化物，增強(qiáng)了其穩(wěn)定性和抗腐蝕能力。從以上對本發(fā)明的描述可明顯得知，本發(fā)明可以以許多形態(tài)來進(jìn)行變化。而這些變化將不能被認(rèn)為超過了本發(fā)明的技術(shù)思想和范圍。并且，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，這些顯而易見的變型方式都包括在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。