放射性废物治理之中低水平放射性核废物贮运容器制造

技术简介

中、低水平放射性废物的处理，通常的做法是把废物装入核废物容器并密封后，放入专用的处置场。在放射性废物的处理中，核废物容器的用途是贮存和运输废物，是必须使用的装置。核废物容器应具有足够的强度、刚度和密封性，能够在各种工况下保证对废物的包容。

（1）“高性能混凝土配合比”研究，以该混凝土配合制造混凝土核废物储存容器，使其该容器能够在其300年以上的寿期内，有效包容其中盛装的低、中水平放射性废物，突破了混凝土在核辐射环境下性能衰弱的技术。
（2）核废物容器的优化制作技术研究，针对混凝土核废物容器，从模具体系、钢内衬（埋件）方面展开研究，解决容器的制作精度问题；从材料性能和成型工艺展开研究，提高容器的关键性能。
（3）金属核废物容器制作自动化技术研究，分析典型金属核废物容器制作工艺的共性，研究适用于不同规格的金属核废物容器的弹性生产线和生产线的步进系统、计算机（包括PLC）控制技术，提高金属核废物容器制作中的自动化水平。
（4）再生废物最小化研究，综合利用核废物容器的材料应用技术和容器型式优化、结构优化、计算机仿真优化、成型工艺优化等技术，实现容器的最小化设计。

技术指标

（1）混凝土核废物容器满足行业标准《低、中水平放射性固体废物混凝土容器》（EJ914-2000）的要求，核废物容器的关键技术指标优于标准的要求。
混凝土密实，有直径小于6mm的气泡；骨料分布均匀；钢筋分布均匀；钢筋的净保护层满足要求;混凝土与钢筋、预埋件应结合良好，没有骨料脱落现象。 负荷为容器额定质量的8倍，持续时间为4h，容器无变形和破坏，并满足抗渗水性能要求。
内充98%填充物，对桶底进行跌落，跌落高度1.3m，跌落后桶体均无任何裂纹。
（2）金属核废物容器满足行业标准《低、中水平放射性固体废物包装容器钢桶》（EJ1042-1996）的要求，核废物容器的关键技术指标优于标准的要求。
容器接受4h的模拟雨量约为50mm/h的喷水试验，外壁擦干后，桶内没有水渍。
容器直立状态时负荷额定质量的8倍，卧式状态时负荷10倍，持续时间为2h，容器无显著变形。
容器按规定的条件进行自由落体试验。下落高度1.5m。内充98%填充物，分别对桶底及桶口进行跌落，跌落高度1.48m，跌落后桶体均无任何裂纹，内装固体物质未散落。
棒端与桶盖、桶底接触点出现白点，金属表面下凹，未贯穿，桶盖及桶底完好。

技术特点

该项目重点开展了中低水平放射性核废物贮运容器的研制，实现了核废物容器屏蔽材料的应用设计、制作优化、制作自动化、再生废物最小化等关键技术突破，研制成功了新型核废物容器、核废物容器自动化生产线，提高了核废物容器制作精度，显著减少了再生废物。

本项目研究的是混联柔性式自动线，该生产系制桶原材料在生产线上完成前道制桶工序后，经过中间储存装置储存，根据需要由输送装置送至后一道工序制桶设备，即使生产线中某台制桶设备出现故障，也不会立刻影响其余制桶设备正常工作。本生产线适用于大部分金属薄壁核废物容器，最大限度的节省了成本，提高了生产效率。

应用领域和范围

核废物容器制造属于环境治理业中的放射性废物治理，与之相关的产业主要是制造业。

专利状态

已取得专利7项

技术状态

小批量生产、工程应用阶段

合作方式

技术服务

投入需求

1300万元

转化周期

2年

预期效益

该项目取得的金属和混凝土核废物容器成果在核电站、军工核设施方面均有广泛的市场，具有较好的经济效益。其中，薄壁金属核废物容器平均净利润为10%～12%；厚壁金属核废物容器平均净利润为8%～10%；混凝土核废物容器平均净利润为5%～7%。

随着在建核电站陆续投入运营，产生的核废物数量将逐年增加。到2020年，核废物容器的市场容量在目前的基础上将有4～5倍的增长，预计核废物容器制造市场份额在2017年将达到3000万元以上，在2020年将达到5000万元左右。