[发明专利]高整体性容器用密封材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及核能发电中核废料固化用的密封材料，特别是涉及一种适用于高整体性容器用的高粘结强度、耐辐射、高耐久性的密封材料及其制备方法与其在核废弃物处理中的应用。

背景技术

基于当今世界越来越重视温室气体排放、气候变暖，积极推进核能发电是我国能源建设的一项重要政策，核能发电具有污染物质排放量少，属于清洁能源；不会产生加重地球温室效应的二氧化碳；核燃料能量密度高、体积小，运输与储存都很方便；核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，不易受到国际经济形势影响，故发电成本较其它发电成本低，但是放射性废物的处理也成为当务之急。随着核电建设对安全性和耐久性的需求，以及对核电建设发展进程的需要，现代核电建设迫切需求一种使用寿命长、施工方便以及安全可靠的核电混凝土技术。

对我国核电建设来说，核废料固化技术至为关键。传统的核废料固化技术往往基于“多重屏障”的原理，利用钢结构、混凝土结构及其复合结构作为“缓冲材料”对核废料的放射性进行屏蔽，这种工艺存在处置单元过大、无法进行安全监控的致命缺陷。传统的核废料混凝土或纤维增强混凝土容器存在着韧性不足和容器盖与容器体之间“冷粘结”性能差的缺陷。目前，世界各国均在研究核废弃物高整体性容器，高整体性容器技术可以将固化后的核废料直接放置在容器中，并主要采用一次性整体浇注技术，该技术可以简化多重屏障，不用填埋地下，其缺点是采用一次性整体浇注会导致核废料放置量较少，因此，采用高整体性容器桶盖与桶体相结合的模式来增大核废料的放置量，作为桶盖与桶体之间联结作用的密封材料成为研究人员研究的重点。而对于高整体性容器灌注用密封材料的研究与应用很少，多数都属于保密内容，至今没有文献报道，更无安全寿命达300年的密封材料技术，因此，开发具有自主知识产权的高整体性容器灌注用密封材料是当务之急，将为核电工程建设及建成后长期、安全、稳定的运行提供有力支撑。

发明内容

为解决高整体性容器桶盖与桶体之间的密封问题，本发明提供了一种高整体性容器用的高粘结强度、耐辐射、高耐久性的密封材料。

本发明所提供的高整体性容器用密封材料，包括以下组分按重量份数比制备得到：水泥78.4-117.6份，聚合物乳液2.96-18.4份，砂80-120份，水6.85-21.35份，减水剂0.24-1.2份，膨胀剂1.6-19.2份和固化剂0.44-2.76份。

其中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

所述聚合物乳液为环氧树脂、酚醛树脂、二苯基硅氧烷、聚苯乙烯或聚氨酯系列高分子乳液。

所述砂为细度模数为0.6-2.2、含泥量为0-2.0％（质量百分含量）的自然砂或机制砂。

所述减水剂为聚羧酸、奈系或三聚氰胺高效减水剂。

所述膨胀剂为硫铝酸钙或氧化钙与硫铝酸钙复合膨胀剂。

所述固化剂为脂肪胺类固化剂，具体选自聚酰胺类、三乙烯四胺类和乙二胺类中一种或多种的复合。

具体的，所述的高整体性容器用密封材料由以下主要原料按重量组配制备得到：

组配一：水泥95-100.8份，聚合物乳液2.96-11.5份，砂100-120份，水11.9-13.9份，减水剂0.24-0.5份，膨胀剂5-19.2份，固化剂0.44-1.73份；或

组配二：水泥78.4-95份，聚合物乳液11.5-12.24份，砂100-120份，水6.85-11.9份，减水剂0.5-0.8份，膨胀剂1.6-5份，固化剂1.73-1.84份；或

组配三：水泥85-95份，聚合物乳液7.7-11.5份，砂100份，水11.9-15.32份，减水剂0.4-0.5份，膨胀剂5-15份，固化剂1.16-1.73份。

本发明另一目的在于提供一种能够有效满足灌注流动度要求的制备上述高整体性容器用密封材料的方法。

本发明制备高整体性容器用密封材料的方法，包括以下步骤：

1）按量称取所述水泥、砂、减水剂、膨胀剂，将其搅拌混合均匀成干料；

2）将步骤1）中混合后的干料加入机械砂浆搅拌机中，开动搅拌机，按量加入聚合物乳液、水和固化剂，聚合物乳液、水和固化剂的加入顺序可变，但聚合物乳液和固化剂不可同时加入；搅拌速度为140-285rpm，搅拌时间不少于3min，搅拌后流动度≥130mm；以此得到高整体容器用密封材料。

本发明还一目的在于提供一种行之有效的封存放射性核废弃物的方法。