含Cs、Sr、U模拟核素的地质水泥固化体热稳定性研究

分别针对包含Cs、Sr、U模拟核素的地质水泥固化体,以热处理温度为变量,通过考察固化体热处理前后质量、体积、抗压强度以及物相等参量的变化规律,以此评价地质水泥的热稳定性。实验结果表明,当T≤300°C时,三类水泥固化体的外观无明显变化,体积收缩率控制在3%以下,抗压强度损失率低于25%,仅部分水化产物脱水引起较大失重,体现为显微结构中针状、网状特征组织减少,孔隙增加;当T>700°C时,水泥外表面出现明显裂纹,水化产物已完全相变,但结构仍未见崩塌,显微组织变得更加致密并具有陶瓷结构特征,导致抗压强度随温度升高反向增大,展现出良好的高温热稳定性。新生成的硅灰石相Ca3Si3O9发生同素异构转变是导致固化体表面开裂的主要原因。

地质水泥固化体中Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)的长期浸出行为研究

以深圳航天科技创新研究院研制的地质水泥为固化基材,通过考察Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)在地质水泥固化体中2.5a内的浸出率Rn、累积浸出分数Pt以及物相、显微结构等参量的变化,研究了模拟核素的浸出规律和机理,并构建了其长期浸出模型。在整个浸出周期内,浸出试验始终在碱性环境中进行,这对地质水泥吸附核素有利;浸出液的电导率在核素浓度达到平衡后仍在缓慢变化,说明除核素外,水泥固化体中的其余离子也参与了溶浸,这也从XRD的测试结果得到了证实;第42d时Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)的Rn和Pt值均低于国家限定标准,表明地质水泥对这3种核素均具有较好的固化能力,其中对U(Ⅵ)和Sr(Ⅱ)的滞留远高于Cs(Ⅰ);一维衰变浸出模型能很好地预测地质水泥固化体中Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)长达2.5a的浸出行为。