锝/铼在核废料玻璃固化过程中的挥发机制及可控性研究

Tc-99 bears serious environmental threats, because of its long half-life, high fission yield, and high mobility in the ground water. The primary concern in vitrifying nuclear waste containing Tc is its high volatility and loss control at elevated temperatures. The project will investigate effects of each factor, including salt composition and content, volume expansion, and addition of reducing agents in simplified nuclear waste melter feeds on Re (as Tc surrogate) volatilization at elevated temperatures. Effects of multiple factors will be discussed by design of melter feeds. In addition, the Tc/Re volatile species will be analyzed to clarify Tc/Re volatilization pathway. Finally, effects of melter feeds on Tc/Re volatilization and its volatilization mechanism are expected to be revealed, in order to control Tc/Re loss through modification of melter feeds and provide significant scientific and experimental bases for reduction of Tc/Re volatilization during nuclear waste vitrification.

锝-99（Tc-99）半衰期长、裂变产额高、易随地下水发生迁移，是核废料中的重要污染元素。其高温挥发及可控性研究一直是核废料玻璃固化领域研究的热点与前沿。项目采用由简到繁的思路，通过简化核废料玻璃配合料组分，逐一研究无机盐组分及含量、配合料体积变化与还原剂单因素对Tc（实验中采用非放射性Re替代Tc）挥发的影响规律。在此基础上，根据研究目标，通过调控与设计配合料组分，深入探讨各因素相互关系及共同作用下对Tc/Re挥发的影响。另外，通过分析Re挥发产物，明确Re在不同条件下的挥发形态及挥发路径。最终探明配合料因素对Tc/Re挥发的影响，并揭示Tc/Re在玻璃固化过程中的挥发机制，从而通过调控配合料组分，达到控制Tc/Re挥发的目的，为探寻降低Tc/Re在玻璃固化过程中的挥发提供重要的理论和实验依据。

锝-99（Tc-99）半衰期长、裂变产额高、易随地下水发生迁移，是核废物中的重要污染元素。其高温挥发及可控性研究一直是核废物玻璃固化领域研究的重点。.本项目通过设计系列无机盐与KReO4简化体系，对不同热处理条件样品进行成分、物相与结构等特征表征，澄清了硝酸盐、硫酸盐等无机盐对Tc/Re的挥发影响规律，并阐明了Tc/Re挥发形态与路径；通过研究Re在不同化学组成玻璃熔体中的挥发行为，建立了Tc/Re在玻璃熔体中的挥发动力学模型，并明确了熔体比表面积、粘度等特性对Tc/Re挥发的影响规律。针对Tc/Re挥发控制研究，开发了化学稳定性优异、熔融温度低、Re包容率高的铅硼硅玻璃固化体，有效抑制了Re在玻璃固化过程中的挥发；此外，通过研究Re（IV）掺杂SnO2中间固化体在不同气氛下Re的挥发行为及价态转变，确定了氧化还原气氛对Tc/Re挥发的影响规律。本项目的实施不仅揭示了Tc/Re在核废物玻璃固化过程中的挥发机制，也为含Tc/Re核废物安全固化提供了科学依据与技术支撑。