CN102446569A - 固化核废料的方法 - Google Patents

Abstract

固化核废料的方法由下列构成：混合步骤，在此步骤中，核废料跟矿物组合物及水混合；干燥步骤，在此步骤中，在混合步骤中获得的混合物被干燥，以便形成固化基质；其特征在于，该矿物组合物通过包含下列步骤的生产工艺制得：制备包含给定数量的矿物材料的基材，其中，所述矿物材料至少由一部分选自植物、动物和/或微生物的活体结构合成；以及对所述基材进行处理，以便把其转变成具有预设质地的钝化材料。

Description

固化核废料的方法

本发明涉及一种通过基于矿物组合物的基质(matrix)，固化核废料的方法。其中，矿物组合物由包含给定量的矿物材料的基材制备而成，其中该矿物材料至少由一部分选自植物、动物和/或微生物的活体结构合成。

放射性废料或核废料是指不可再使用，并且不允许直接处理到环境中的放射性材料。放射性废料包括很多种物质，这些物质不仅在活性和辐射半衰期上差别非常大，而且在形态(固态、液态、气态)以及化学成分上差别也会很大。

废料的处理，特别是核废料的处理是一个重大环境问题。核废料(液态或固态)的表面或者整体可能会被污染。

来自核工业的废料很特殊。一方面它们的放射性会随时间降低，另一方面它们的不同的特性要求适合其体积与放射的调节方法。有许多方法可以调节这些核工业的废料。

核废料使用两种主要的调节方法，即压实和灌封。

压实是一种主要的调节方法，经过压实的产品必须在包装中被调节。

废料的灌封或固化是核工业中常用的技术，其中使用水泥或聚合物对容器内的核废料进行固化，或者把它们用作灌封核废料的调节基质。

除了用于固化容器中大体积固体废料以外，水泥灌浆法也用于灌封溶液或者粉状的废料，比如：蒸发残余液、化学处理生成的泥浆或者离子交换树脂。

无论核废料的污染程度为多少，它们都必须在安全的设施中保存相当长一段时间，比如几百年。在整个保存期间，必须确保由废料和基质构成的存储包装的完整性，特别是保存条件和保存内容物的完整性。

这些废料包装必须符合严格的标准，特别是关于基质的标准。包装内容必须足够稳定，不得因储存条件而发生扩散。

使用水泥灌浆这种方法成本低，易于实现，但并不是没有缺点。某些核废料的成分与水泥基质之间的相互反应会导致包装膨胀，并使发生破裂，从而降低其耐用性。

水泥灌浆技术最常用于固体废料。选择这种方法的主要原因包括这种方法的原材料容易获得、材料(生物防护)的密度高、机械强度高、了解其长期表现，以及这种方法坚固性良好，易于实施。经过压实或疏松的废料一般会放置到废料框中，废料框本身装在了某个金属或混凝土容器中；然后用水泥固化，其目的在于限制放射性元素扩散到外界的风险，这样就形成了非均质灌封。

但是，对于某些装载化学品(如硫酸盐等)的、或有活性的、或含有机物的核废料，水泥灌注不能保证包装的耐久性。

事实上，水泥灌注过程是一种放热过程，而这个过程会在跟某些反应性核废料混合的过程中，有导致发生剧烈反应的风险。

而且，水泥介质为碱性，pH值为13至14，可能会跟某些核废料不相容。

再者，反应性材料灌封会产生气体，使得在长期使用后(比如超过300年之后)不能保证包装的完整。

因此，本发明的其中一个目的在于提出另一种固化核废料的解决方案，克服现有技术方案中的缺陷。

为此，本发明提出了一种固化核废料的方法，其包括：

■混合步骤，在此步骤中，核废料跟矿物组合物及水混合，

■干燥步骤，在此步骤中，在所述混合步骤中获得的混合物被干燥，以便形成固化基质，

其中，该矿物组合物通过包含下列步骤的生产工艺获得：

■制备包含给定量的矿物材料的基材，其中，所述矿物材料至少由一部分选自植物、动物和/或微生物的活体结构合成；以及

■对所述基材进行处理，以便将其转变成具有预设质地的钝化材料。

优点是，基于本发明的固化方法，能够固化常规水泥灌注方法不能固化的，化学装载的核废料和/或反应性金属核废料和/或有机核废料。

基于本发明的固化方法，可以进一步具备以下某种或多种选配特征，这些特征可以单独考虑或者以全部的可能组合形式考虑：

-选择的矿物组合物与水混合后，其pH值介于11和12.5之间，比如介于11和12之间；

-选择矿物组合物，使所述矿物组合物和水之间的反应几乎无热；

-该矿物组合物的质量与水的质量的比值大于或等于1，比如大于或者等于1.5，且小于或等于85/15；

-选择矿物组合物，使得该固化基质的8天抗压强度大于或等于8MPa；

-在所述混合步骤过程中，加入沙子，以便使矿物组合物的质量与沙子的质量的比值大于或者等于1.5，且小于或等于10；

-该混合步骤包括：

■预混合步骤，在此步骤中，混合矿物组合物和水，

■捏合步骤，在此步骤中，捏合在预混合步骤中获得的混合物，以及

■注入步骤，在此步骤中，捏合的混合物被注入到包含将被固化的废料的包装中；

-该混合步骤包括：

■预混合步骤，在此步骤中，混合核废料、矿物组合物和水，

■捏合步骤，在此步骤中，在预混合步骤中获得的混合物被捏合，以及

■注入步骤，在此步骤中，捏合的混合物被注入到要装入核废料的包装中；

-该矿物组合物包含占重量至少50％，且至多80％的碳酸钙；

-该矿物组合物包含占重量至少10％，且至多30％的二氧化硅；

-核废料在固化基质中所占的重量取决于其形态和密度，其所占质量大于或等于10％且小于或等于80％。

阅读以下描述能更好地理解本发明，下列描述仅具举例性。

本发明涉及能够固化化学装载的或有反应性的或含有有机物的核废料，特别是使用常规的水硬性粘结料不能固化的核废料的方法。

优点是，基于本发明的方法能将这些废料灌封在均质的、持久耐用并能满足预期储存标准的基质中。

在可以通过基于本发明的方法来固化的核废料之中，可能会提到以下物品，这些物品不会造成任何限制：油、树脂、离子交换树脂(IER)、石墨、镁、铀、铝、沥青、泥、乙二醇溶液、基于硼酸盐和硫酸盐的产品、含有机物的泥或浓缩物，及其混合物。

根据本发明的具体应用形式，固化方法包括：

■混合步骤，在此步骤中，核废料跟矿物组合物及水混合，

■干燥步骤，在此步骤中，在混合步骤中获得的混合物被干燥，以便形成一种固化基质。

矿物组合物和水的混合能够使矿物组合物形成某种三维网状结构排列。这种网状结构的产生会导致这种含水矿物组合物在核废料周围的重量增加，在干燥一定的时间之后，会使获得由废料和固化基质构成的紧密物质。

在基于本发明的方法中所使用的矿物组合物通过包含下列步骤的生产工艺获得：

■制备包含给定量的矿物材料的基材，其中该矿物材料至少由一部分选自植物、动物和/或微生物的活体结构合成；以及

■对所述基材进行处理，以便把其转变成具有预设质地的钝化材料。

文献FR9405013、FR9504830、FR9504831、FR9504832和WO95/29250描述了可以在基于本发明的方法中所使用的矿物组合物的例子。

根据本发明的具体实施方式，在根据本发明的方法中所使用的矿物组合物是通过包含下列步骤的生产工艺获得的矿物组合物：

■制备包含给定量的矿物材料的基材，其中该矿物材料至少由一部分选自植物、动物和/或微生物的活体结构合成；以及

■对所述基材进行处理，以便把其转变成具有预设质地的钝化材料。

在本发明的定义中，矿化、矿化的或者可矿化的“活体结构”(livingstructure)可被理解为任何细胞结构，或细胞源性的、植物的、动物的或者来自微生物(该微生物为活体和/或生物产生物和/或生物源性的化合物)的结构，是结晶的或非结晶物质(如酶、激素类、蛋白质和DNA(脱氧核糖核酸)等)。

“钝化材料”(inactivated material)指的是不含任何生物和/或生物矿物活性的材料，特别是不含病源微生物活性的材料。

在本发明的定义中，术语“矿物”必须广义理解，顾名思义，其成分包含矿物质。

制备基材的步骤可以包括将上述活体结构在培养基中培养一段时间的阶段，使得这种结构至少能产生或合成一定比例的所述材料的所述“矿物生物质”(mineral biomass)。

然后，处理步骤可以包括钝化活体结构的阶段。“钝化”(inactivation)指的是从以上规定的活体结构中获得以上规定的钝化材料。

可以在生产工艺的步骤中完成捏合阶段。

如果可能的话，捏合阶段要与基于本发明的方法的其他阶段同时进行，至少同时进行一部分，比如在钝化过程中或者在混合步骤之后。

生产过程可以单独使用植物或动物源性的微生物和/或细胞来进行，或者在矿化过的、矿化的或可矿化的共生体或以一些其它生物族群的形式进行。

上述活体结构可以是某种植物和/或动物，或者某种植物和/或动物的一部分，比如细胞、组织或者器官。

在植物中，可以使用高等植物、双子叶植物、单子叶植物，也可以使用低等植物：叶状植物或者微生物。

由于环境不同，所选的结构在体内、土壤内、在富含有机物的层内，通过溶液栽培法，在培养皿中，特别是在发酵罐等反应器或者电池中、台架上或养鱼场中培养。

该结构可在适合的本领域技术人员掌握的营养培养基(nutrientmedium)中培养，这种营养培养基可以是Knopli液、Eagle(厄尔)溶液、Hanks(汉克斯)液、所谓的“199”培养基、沙氏培养基、MEM-Eagle培养基或类似的培养基。

基材的制备步骤可以包括收获和/或收集所述活体结构，并将其按比例添加至基材中的阶段，以便添加后至少获得一定比例的所需矿物材料。

所收获的和/或收集的矿物材料的性质可能会不同：如含碳酸盐、硅酸、含盐的、氟化的、氧化钡的、含碳的、含铁的，沉淀状、流体样和/或化石结核形式的物质。然后它在制备步骤或者处理步骤中被混入基材中。

最终材料的成分可能会包括化石沉积岩和/或其它如花岗岩、玄武岩、浮石等岩石。

在生产工艺可能包含的阶段中，上述生物质、基材、材料和/或矿物质中至少有一种物质在制备步骤和/或处理步骤中被粉碎。

上述粉碎过程至少部分是通过超声和/或如添加添加剂、辐射、低温和/或热处理、碾磨或者改变压力等物理化学方法进行的。

本方法中的某个阶段可能会包括在液体中制备上述生物质、基材或材料的悬浮液(比如，如果可能的话，最好是制备用来喷涂或者涂刷的水性液体)。该液体可能会是在上述某种培养基中的成分。

在方法的某个阶段中，可以在至少一种从培养基、生物质、材料、基材和矿物质中选出的物质中混入某种给定色度的色料。

制备步骤和/或处理步骤的某个可选阶段包括将粘度和/或质地试剂混入至少一种从生物质、培养基、材料、基材和矿物质中选出的物质中。

如果可能的话，粘度和/或质地试剂最好是金属盐(如钙、镁、硅、钡、钠、氟、铝、铁、锰、锌等)，或者是有机物(如胶原蛋白、黏多糖和/或聚复合纤维质(polycellulosic compound)等)。

优选地，可以选择上述增稠剂的比例和成分，以便使最终材料具有给定的硬度和/或弹性。

而且，生产过程可以包括对构成上述基材和/或矿物质的某种或多种钝化盐进行全部或部分脱水的阶段。

该脱水阶段至少可以部分地通过过滤、离心、热和/或低温处理进行。

可以预见的是，根据该生产步骤，钝化、脱水和粉碎阶段可以至少部分同时进行。

在生产工艺的某个阶段或步骤中，如发泡成形、纤维物的、结块的、隔离的、防火的或类似的添加剂可以混入到上述基材和/或矿物质中。

以下分类给出了结构的非限制性的例子，它们能被选择用于实施本发明：

a)在双子叶植物中：

-Daucales目、五加科的细胞，包括常春藤在内的打碗花属；

-天南星目、崖角藤属、合果芋种(浅盐湖)、“合果芋”、长耳合果芋种、喜林芋属白三叶以及Syngonium hastifolium(合果芋属植物)种的细胞。

-茄目、紫葳科、美国木豆树种的细胞，在细胞中，草酸钙为八面体结构，呈“海胆状”，例如，在叶柄细胞中就大量存在。

如果与所述微生物接触，任何植物细胞，甚至是共生性差的细胞都可以使用以上所示的方法进行矿化和/或超矿化。

这不仅对上述细胞可以成立，还对针对如从灌木丛所获得的条状或锯末形式的全部植物细胞，以及通过本方法石化的或者转化成石灰华类型的，和/或钙华类型岩石的植物细胞也都可以进行。

b)在单子叶植物中：

-露兜树目的细胞，包括香蒲科的细胞；

-禾本科的细胞，包括浮萍目的细胞。

c)在蕨类中：

问荆(普通马尾草)的表皮是生产二氧化硅矿物的场所，而二氧化硅矿物通常被当作来自表皮膜分泌物的凝固物，问荆细胞周边和/或内部的细菌被包括在表皮膜分泌物中。后者解释了细胞内和/或细胞外的二氧化硅沉积的原因。问荆不育地上茎的硅酸盐覆盖物，以及其各种地上器官上包覆表皮的乳白色硅胶的沉积物，与细菌的出现及共生参与有关。它们是长度为0.4至0.7微米，横截面为0.1微米的杆菌。由于细菌膜的形成，这些矿化杆菌会导致所涉及的细胞外部逐步变稠。这些连续的薄膜会产生均匀并分层的硅酸盐覆盖物。

d)在水藻中：

因水藻的硅藻细胞壳的繁殖和积累而天然产生或者通过工业生产的矿物生物质，均适用于本发明。

将举例如下：

-红藻门，特别是海索面目，管孔藻科以及珊瑚藻科(包括石枝藻属、Melobesieae属)；

-包括管藻目(包括含仙掌藻属在内的松藻科)以及Dacycladales(包括含伞藻属在内的Dacycladaceae属)的绿藻类；

-含轮藻科的轮藻纲，包括刚毛藻和无隔藻属；

-含Porostromata和绵层藻类的裂殖藻纲，从中可以选择胶须藻属、颤藻、席藻属、金球藻属和粘球藻属。

e)地衣：

矿物生物质也可以通过培养地衣类的三重植物族群来产生。地衣是复合植物族群。“互利”的族群由真菌、水藻以及类似于以上讨论的矿化细菌构成。

这些细菌的菌丝促进生成复杂的、有颜色的矿物质水垢。

以疏水胞外晶体形式存在的地衣酸沉积物是由于所述共生细菌产生的地衣矿化形成的。共生细菌与蓝藻不同，蓝藻有时因它们体积小且无色而被使用。

因此，活体结构可相当简单地被认为是以这种方式，在生理上配备的植物的细胞。

f)在真菌中：

植物源性的结构可以是某种从真菌及其孢子中选出的低等植物。

g)在微生物中：

活体结构可以是某种微生物，如病毒或者细菌等，它们包括巨大芽孢杆菌、荧光假单胞菌、嗜麦芽假单胞菌、恶臭假单胞菌、乡间布丘菌、红球菌和粘质沙雷氏菌。

可以预见把病毒作为活体结构来使用。

活体结构也可以是某种动物，或者某种动物的一部分，比如从海绵动物门、瓣鳃纲以及棘皮动物等无脊椎原生动物或后生动物身上选出的，或者从脊椎动物身上选出的细胞、组织和/或器官。

一种或多种相容的、共生的或者相合作的活体结构可以在同一个培养基上培养，而不管它们是植物、动物和/或微生物。

第一个制备步骤的目的在于获取矿物基材，即中间产品。如果可能，制备基材的步骤可以包括在培养基上培养上述活体结构一段时间的阶段，使得所述结构至少能产生或合成一定比例的所述材料的所述矿物生物质。

第二步包括在其超矿化之后处理所述基材，以便把它转化为具有预设质地的失活性或钝化矿物质。

举例来说，可在以下活体结构和矿物质和/或岩石之间选择一个或多个对应关系：

常春藤细胞对应草酸钙/石灰岩

橡皮树细胞对应碳酸钙/石灰岩

问荆细胞对应二氧化硅/乳白色/硅化木/砂岩

禾本科细胞对应二氧化硅/乳白色/硅化木/砂岩

香蒲科细胞对应二氧化硅/乳白色/硅化木/砂岩

子囊菌对应吡啶二羧酸钙/石灰岩

Pectascinaceae细胞对应碳酸钙/石灰岩

褐藻类对应二氧化硅/硅藻土/

红藻门藻类对应碳酸钙/石灰岩/石灰华

绿藻藻类对应碳酸钙/石灰岩/石灰华

蓝藻藻类对应碳酸钙/石灰岩/石灰华

瓣鳃纲软体动物对应碳酸钙/石灰岩/贝壳砂岩

生物质的产生遵循活体结构增长的一般规律：不需要在此详细描述培养阶段。

本领域技术人员能够根据所需要培养的活体结构，确定使用什么方法以及什么培养基，以最大程度地获得成功。

因此，根据所选择的结构类型，可以使用这些已经开发出的方法，如在体内、土壤内、在富含有机物的层内，通过溶液栽培法，在培养皿中，特别是在发酵罐等反应器或者电池中、台架上或养鱼场中培养。

至于会维护其自身完整性的植物，优先使用常规的培养方法(在土壤中、温室中培养、用溶液栽培法培养等)。

当上述活体结构是植物的一部分(比如细胞、组织或器官)时，活体结构可以取自所谓的高等植物、单子叶植物(如浮萍或双子叶植物，特别是取自Daucales科、藤本植物、紫葳科、桑科、山茱萸科、仙人掌科)。

对于这种例如会产生石灰华类型的和/或钙华类型的材料的结构类型，则可以使用下列培养基：

蒸馏水.........1000克

硝酸钙.........0.71

硝酸钾.........0.568

硫酸镁........0.284

磷酸铵........0.142

氯化铁..........0.112

碘化钾...........0.0028

硼酸..............0.0005

硫酸锌.........0.0005

硫酸锰.........0.0005

而且，植物源性的结构可以是藻类，特别是可以取自红藻类、绿藻类、轮藻、裂殖植物、蓝藻类、褐藻类和/或原生植物以及其它媒介。

不管该活体结构是动物，还是动物的一部分(比如细胞、组织和/或器官，特别是某种含沙的、碳酸盐的、硅酸盐的或者几丁质测试、含钙或硅质骨针的海绵动物的中胶层、珊瑚的细胞、贝类的表皮细胞，或者在植物中形成骨结构的细胞的原生动物)。该矿物生物质可以通过在动物中的矿物生物合成中所涉及的细胞、组织和/或器官的体外培养来获取。

比如，可以使用当前珊瑚产品和/或化石珊瑚产品来生产特定的石灰岩。

微生物也可以大量培养为商业应用上的工业酵素，特别是具有切向过滤的，可以连续生产超酵素。

一种或多种相容的活体结构可以在同一种培养基上培养，最好是有其它植物、动物和/或微生物的某种相容结构。

第二步包括在其超矿化之后处理所述基材，以便把它转化为具有预设质地的钝化矿物质。

如果是从活体结构生产生物质，那么处理步骤包括一个对活体结构进行钝化的阶段。

该钝化阶段可以通过添加至少一种盐(如氧化镁、硫酸镁、氯化钙、氯化钡(最好是无水的))来进行。

生物质被稳定下来，即被钝化了，以便阻止全部细胞的生长。通过添加适当比例的一种或者多种上述的盐，或者在所述活体结构上具有类似效果的物质，即可获得此结果。

使用这些化合物时，各物质的比例(按质量计算)分别为1份的硫酸镁、0.5份的氯化钙、0.5份的氯化钡和2份的氧化镁(最好是无水的)。但是，这些比例可以调整，特别可在20％至50％的范围内调整。

可以单独或附加使用其它钝化方法，包括使用化合物，特别是使用氟硅酸盐，或者辐射并加热至高温的方法。

可以在生产工艺的步骤中进行捏合阶段。如果可能的话，捏合阶段要跟工艺的其它阶段，特别是在钝化阶段同时进行(至少部分进行)。

可以进行两个钝化阶段：一个可在生产产品的过程中，另一个可在使用的过程中，比如，在基于本发明的方法所进行的混合步骤中。

然后，通过混合生物质和上述盐类，并添加足量的水以便确保盐类能良好地混合，对基材的活体结构进行完全钝化。举例来说，基材可以按以0.5份基材混合1份盐，到4份基材混合1份盐的比例范围添加到上述盐类中。

该生产工艺的优点之一在于，基材的制备步骤可以包括一个由收获和/或收集所述活体结构或沉淀性矿物质的步骤，以及把其按比例添加至基材的步骤组成的阶段，以便添加后至少获得一定比例的所需矿物材料。

可以按如沉积物、流体样和/或化石结核形式收集矿物材料，以及在制备步骤或者处理步骤中，将其混入基材中。

另外，选择活体结构使其相关的矿物质含有至少一种碳酸盐、硅酸盐、***盐或者类似的矿物组合物。基于本发明，可以使用很多其它矿物质的新来源。清除或者其它农业操作(收割、包括收割甘草、收割庄家、收葡萄等)会产生大量矿化过的或可矿化的或矿化的，适合用于超矿化的产品(干草、稻草、残梗等)。

某些工业操作会产生植物源性废料(如可以被矿化的锯末)。可能会涉及到刚性植物的细胞，特别是藤本植物(如合果芋、长耳合果芋、喜林芋属白三叶和Syngonium hastifolium(合果芋属植物))的细胞。常春藤和无花果种是矿物培养基的一个潜在来源。相同的矿物培养基也适用于海藻，如藻团粒(沙质石灰藻沉积物)的海边沉积物。

在生产过程可能包含的阶段中，上述生物质、基材、材料和/或矿物质中至少有某种物质在制备步骤中被粉碎，并可选择是否在钝化处理步骤中被粉碎。

比如，如果在活体结构培养的过程中获得矿物和/或分层的堆积物，可以选择是否把它们粉碎，以便用在基材上。另外，如上所述，如果部分或者全部矿物材料由固体化石或废料构成，可以碾磨或粉碎所收集到的大块材料。

进入粉碎阶段，直到获得特定的质地或韧性。换句话来讲，粉碎的目的在于获得几乎易碎的材料，如果可以的话，材料应具有特定的粒度。

上述粉碎过程至少部分是通过超声和/或物理化学方法(如添加添加剂、低温和/或热处理、碾磨或者改变压力等)来粉碎。

在这种情况下，生产工艺的其中某个阶段可以包括制备生物质，或者上述粉碎的材料在液体(最好是水性液体)中的悬浮液。在本方法的某个阶段中，可以从培养基、生物质、材料、基材和矿物质中选出至少一种物质进行吸附。可以选择该物质是否作为生物质的成分。

制备步骤和/或处理步骤的阶段可以包括在从生物质、培养基、材料、基材和矿物质中选出的至少一种物质中混入提供粘度和/或质地的试剂。如果可能的话，这种试剂最好是黏合剂，特别是金属黏合剂(如钙、镁、硅、钡、钠、氟、铝、铁、锰、锌等)或者是有机物黏合剂(如胶原蛋白、黏多糖和聚复合纤维质等)。

据已了解，如果基材包括培养的或收集的活体结构，则可以选择该试剂来作为钝化化合物。

优选地，选择提供粘度和/或质地的上述试剂的比例和成分，可使最终材料具有预设的硬度或弹性。

在方法的某个阶段或步骤中，可以将某种如发泡成形的、纤维物地、结块的、隔离地、防火的或类似的添加剂，混入上述基材和/或矿物质中。

另外，该方法可包括一个上述基材和/或矿物质中的一种或多种成分至少部分脱水的阶段。

该脱水阶段至少部分可以通过过滤、辐射、离心、热和/或低温处理来进行。

根据该方法，钝化、脱水和粉碎阶段可以至少部分地同时进行。

根据本发明的具体实施方式，该矿物组合物包含占重量至少50％，且至多80％的碳酸钙，以及占重量至少10％，且至多30％的二氧化硅。

基于本发明的矿物组合物可以以分开的固体形态存在，在添加了定量的水并充分混合之后，该固体会形成一种称为硬化混合剂的膏状物。

该膏状混合物的粘度可以通过调节矿物组合物和水的比例来调节。

灌封基质可以在环境温度下通过把矿物组合物和水均匀混合来制得。该混合物的流动性、机械特性和凝结时间取决于含水量。其适于材料的性质，并能够用于固化核废料。

干燥膏状混合物会形成均匀的基质，而该基质的机械和化学特性均适合储存核废料。

比如，固化基质的机械特性为：

■抗压强度大于或等于8MPa，一般30天后为25MPa；和/或

■即使负载也不会出现气体泄露或冒汗现象；和/或

■收缩率与水泥基质的相等；和/或

■良好的防辐射性能；和/或

■受到1300kGy的辐射之后，抗压性能不会改变。

根据本发明的具体实施方式，混合步骤包括：

■预混合步骤，在此步骤中，混合矿物组合物和水，

■捏合步骤，在此步骤中，在预混合步骤中获得的混合物被捏合，以及

■注入步骤，在此步骤中，捏合的混合物被注入到包含将被固化的废料的包装中。

根据本发明的具体实施方式，混合步骤包括：

■预混合步骤，在此步骤中，混合核废料、矿物组合物和水，

■捏合步骤，在此步骤中，在预混合步骤中获得的混合物被捏合，以及

■注入步骤，在此步骤中，捏合的混合物被注入到要装入废料的包装中。

本发明不受限于上述的具体实施方式，且必须不受限定地解释，此外包括任何等同的具体实施方式。

Claims (10)

1.核废料固化方法，包括：

■混合步骤，在所述混合步骤中，核废料跟矿物组合物及水混合，

■干燥步骤，在所述干燥步骤中，在所述混合步骤中获得的混合物被干燥，以便形成固化基质，

其特征在于，所述矿物组合物通过包含下列步骤的生产工艺获得：

■制备包含给定量的矿物材料的基材，其中，所述矿物材料至少由一部分选自植物、动物和/或微生物的活体结构合成；以及

■对所述基材进行处理，以便把其转变成具有预设质地的钝化材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择的所述矿物组合物与水混合后，其pH值介于11和12.5之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，选择所述矿物组合物，以便所述矿物组合物和水之间的反应几乎无热。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述矿物组合物的质量与水的质量的比值大于或等于1，且小于或等于85/15。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述矿物组合物，使得所述固化基质的8天抗压强度大于或等于8MPa。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述混合步骤过程中，加入沙子，以便所述矿物组合物的质量与所述沙子的质量的比值大于或者等于1.5，且小于或等于10。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合步骤包括：

■预混合步骤，在所述预混合步骤中，混合所述矿物组合物和水，

■捏合步骤，在所述捏合步骤中，在所述预混合步骤中获得的混合物被捏合，以及

■注入步骤，在所述注入步骤中，所述捏合的混合物被注入到包含将被固化的废料的包装中。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合步骤包括：

■预混合步骤，在所述预混合步骤中，混合所述核废料、矿物组合物和水，

■捏合步骤，在所述捏合步骤中，在所述预混合步骤中获得的混合物被捏合，以及

■注入步骤，在所述注入步骤中，所述捏合的混合物被注入到要装入所述核废料的包装中。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述矿物组合物包含占重量至少50％，且至多80％的碳酸钙，以及占重量至少10％，且至多30％的二氧化硅。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述核废料在固化基质中的重量占大于或等于10％，且小于或等于80％。