SIAL作為新一代地質聚合物固化技術，經(jīng)過20年的開發(fā)核測試，為固化和固定各種放射性廢物流提供了一種安全且經(jīng)濟高效的另一種技術選擇。

1、SIAL的研發(fā)

SIAL可在室溫下使用，并可固化約四倍于波特蘭水泥基質的廢料或樹脂廢物，具體固化量取決于所處理的廢物。 與傳統(tǒng)技術相比，它具有更高的機械強度、更低的浸出性、低揮發(fā)性、低火災風險和優(yōu)異的物理穩(wěn)定性——在霜凍和水浸的情況下不會變形或開裂。

 

SIAL的研發(fā)，主要是為了處理斯洛伐克Jaslovske Bohunice A1核電廠核廢料。該核電廠在1977年2月發(fā)生INES 4級事故后停運，最終決定退役。

在那次事故中，損壞的燃料組件和燃料包殼導致鍶-90、銫-137和超鈾污染，由于安全殼材料的長期腐蝕，導致高度污染的核廢料堆積，由于銫-137廢物的不良物理化學性質和高比活性，無法使用常規(guī)方法(如水泥或瀝青處理)有效固定這些廢料。

在開發(fā)和測試SIAL基體、固化技術和設備時，考慮了各種目標。 首先，將準液態(tài)廢料轉化為可安全運輸、臨時儲存或處置在放射性廢物儲存庫中的形式。 第二個目標，在考慮廢料的性質和參數(shù)的情況下，快速地在回收點進行局部固化。由于廢料的性質以及它們在反應堆無法接近的區(qū)域內積聚的事實，不可能使用長的輸送路線和輸送容器。

2、三步法

Amec Foster Wheeler石油工程公司采用了三步方法來實施SIAL廢物處理流程：特征描述、預處理和固化。

處理/固化過程根據(jù)單個放射性廢物流的成分進行修改。為了確定最合適的成分，在實驗室對SIAL應用技術的真實樣品進行了測試，確定用于固化的每個單獨廢物流。 然后，針對給定的固化應用，確定鋁硅酸鹽和其他無機化合物的適當混合物。

在確定最適合的混合物時，考慮的其他要求包括，裝有固化產品桶上的最大劑量率、質量、體積、產品中的α放射性核素含量，固化前廢料/樹脂脫水的需要，以及固化產品中廢料或樹脂的干物質含量。

用于核電站處理的放射性廢物通常儲存在大型儲罐中，形成廢物體層。

由于儲罐內通常未安裝混合系統(tǒng)，儲存的廢物體的特性和性質在垂直和水平方向上都可能發(fā)生變化。

為了更好地了解這種廢物，在不同的地點進行了標準的特征描述程序，包括測量與儲罐接觸的劑量率、儲罐內部的視頻檢查、廢物的代表性取樣、放射化學分析、化學分析和物理化學分析。

從儲罐中去除放射性廢料/樹脂是廢物體固化最困難操作階段之一，這是由于工程的偏遠性質、擁擠的空間以及在電廠設計和施工期間不一定考慮到。

從儲罐中去除廢料/樹脂有兩種基本方法： 將廢物混合或懸浮在液體中，以便將泥漿沖洗到固定位置，然后由泵將其從儲罐中移除——如果采用這種方法，則有必要將泵或吸入管道放置在盡可能低的位置，并安裝沖洗系統(tǒng)。或者使用在廢物表面操作的遠程操作車輛(ROV)清除廢料。 廢料通過塑料管或金屬管從儲罐中運輸，運輸管通常在10-30m左右，進入預處理設施進行分解或脫水。然后將預處理的廢料放入200L的桶(或其他包裝)中，并在混合過程中通過向桶中添加SIAL基質成分進行固化。

3、廢料固化

SIAL技術應用在室溫下，固化過程中的縮聚過程是一個輕微的放熱反應，中部的最高溫度約為55°C。這是迄今為止觀察到的1500噸以上實際核電廠廢物固化的最高溫度。沒有特殊的冷卻安排來管理固化溫度。 迄今為止，SIAL技術的歷史應用，一直是中低水平廢料(污泥、樹脂、其他廢物流)的原位固定和固化。 用于固化過程的設備相對較小、重量輕，設計用于現(xiàn)場的特定應用，直接在現(xiàn)場或在儲存廢物流的儲罐附近。 這減輕了通過長管道輸送粘性、緊密的廢物時通常遇到的問題。 設備通常是根據(jù)實際空間條件和其他現(xiàn)有設施要求量身定制的。該設備的制造和測試旨在證明，在特定條件下，每次實施SIAL基體時，固化過程的安全性和有效性。

4、未來發(fā)展

在過去20年中，SIAL已成功用于固定約1500噸廢料，其中包括來自斯洛伐克Bohunice的廢料、樹脂和結晶硼酸鹽，以及來自捷克共和國Dukovany核電廠現(xiàn)場儲罐的約250立方米廢離子交換樹脂。 WANO和OSART的國際代表團將Dukovany的SIAL技術作為良好實踐的一個例子進行了評估。

去年，有人宣布SIAL正在日本福島進行試驗。這項工作是代表日本原子能機構與富士電氣合作開展，將測試SIAL是否可用于固化福島核事故產生的廢料。 富士電氣核電工程部總經(jīng)理尾崎宏表示：“SIAL已成功應用于歐洲的商業(yè)電站。富士認為它具有巨大潛力，并希望與Amec Foster Wheeler一起在日本推廣這項技術。”