Nghiên cứu xử lý chất thải phóng xạ dạng lỏng bằng phương pháp xi măng hóa

Chính vì vậy trong các kế hoạch trung hạn và dài hạn, việc sử dụng năng lượng điện hạt nhân sẽ để thỏa mãn nhu cầu năng lượng của các nước đang phát triển… Các chất thải phát sinh trong

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

ĐỖ THU HÀ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ DẠNG LỎNG

BẰNG PHƯƠNG PHÁP XI MĂNG HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

ĐỖ THU HÀ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ DẠNG LỎNG

BẰNG PHƯƠNG PHÁP XI MĂNG HÓA

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Nguyễn Bá Tiến PGS TS Trần Văn Quy

Hà Nội - 2015

Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ Trung tâm Xử lý chất thải phóng xạ

và Môi trường, Viện Công nghệ xạ hiếm, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã hướng dẫn, chia sẻ cho em nhiều kinh nghiệm và những lời khuyên bổ ích để em có thể hoàn thành tốt luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Trung tâm Xử lý chất thải phóng xạ và Môi trường, Viện Công nghệ xạ hiếm, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam đã cung cấp cho em những đồ dùng, thiết bị cần thiết phục vụ trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài

Em xin chân thành cám ơn đề tài cấp nhà nước KC 05-2211-15 đã cấp kinh phí cho em thực hiện nghiên cứu

Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo và cán bộ khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giảng dạy, truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu cũng như những kỹ năng bổ ích khác

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân, bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên, giúp đỡ em trong thời gian vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Học viên

Đỗ Thu Hà

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về chất thải phóng xạ 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Một số đại lượng phóng xạ 3

1.1.3 Phân loại chất thải phóng xạ 4

1.2 Tác hại của chất thải phóng xạ tới sức khỏe con người 7

1.3 Chất thải phóng xạ dạng lỏng phát sinh từ nhà máy điện hạt nhân 9

1.4 Các phương pháp xử lý chất thải phóng xạ dạng lỏng 12

1.5 Giới thiệu chung về xi măng 20

1.6 Cơ chế của quá trình xi măng hóa 22

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 24

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

2.3 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất sử dụng 33

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Ảnh hưởng của thành phần xi măng đến hiệu quả xi măng hóa 34

3.2 Ảnh hưởng của thành phần chất thải đến hiệu quả xi măng hóa 39

3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ chất thải/xi măng đến hiệu quả xi măng hóa 42

3.4 Ảnh hưởng của chất phụ gia bentonite và tro bay đến hiệu quả xi măng hóa…… 46

3.5 Đánh giá khả năng phát tán các nguyên tố phóng xạ khỏi khối chất thải đã được xi măng hóa 50

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIỂT TẮT

CTPX Chất thải phóng xạ

ĐHN Điện hạt nhân

HLW Chất thải hoạt độ cao (High Level Waste)

ILW Chất thải hoạt độ trung bình (Intermadiate Level Waste) LLW Chất thải hoạt độ thấp (Low Level Waste)

NPP Nhà máy điện hạt nhân (Nuclear power plant)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tổng hợp thành phần các nguyên tố hóa học trong nước thải của nhà máy

điện hạt nhân 10

Bảng 1.2 Thành phần chủ yếu của chất thải phóng xạ dạng lỏng đã được cô đặc 12

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của xi măng Portland thông thường 22

Bảng 2.1 Thành phần hóa chất pha mẫu giả M1 24

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của xi măng Hoàng Thạch 24

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của bentonite Bình Thuận 25

Bảng 2.4 Thành phần hóa học của xỉ tro bay Uông Bí 25

Bảng 2.5 Thành phần hóa chất pha mẫu giả M2 28

Bảng 3.1 Quá trình tạo vữa của chất thải M1 và xi măng XM0 34

Bảng 3.2 Quá trình đóng rắn của mẫu (M1-XM0) trong khuôn 34

Bảng 3.3 Khối mẫu (M1-XM0) đã đóng rắn theo thời gian sau khi lấy ra khỏi khuôn 35

Bảng 3.4 Thành phần hóa học của xi măng XM1 36

Bảng 3.5 Quá trình tạo vữa của chất thải M1 và xi măng XM1 36

Bảng 3.6 Quá trình đóng rắn của mẫu (M1-XM1) khi trong khuôn 36

Bảng 3.7 Khối mẫu (M1-XM1) đã đóng rắn theo thời gian sau khi lấy ra khỏi khuôn 37

Bảng 3.8 Thành phần hóa học của xi măng XM2 37

Bảng 3.9 Quá trình tạo vữa của chất thải M1 và xi măng XM2 38

Bảng 3.10 Quá trình đóng rắn của mẫu (M1-XM2) trong khuôn theo thời gian 38

Bảng 3.11 Khối mẫu (M1-XM2) đã đóng rắn theo thời gian sau khi lấy ra khỏi khuôn 38

Bảng 3.12 Quá trình tạo vữa của chất thải M2 và xi măng XM1 39

Bảng 3.13 Quá trình đóng rắn của mẫu (M2-XM1) khi trong khuôn 40

Bảng 3.14 Khối mẫu (M2-XM1) đã đóng rắn theo thời gian sau khi lấy ra khỏi khuôn 40

Bảng 3.15 Quá trình tạo vữa để đóng rắn 42

Bảng 3.16 Quá trình đóng rắn của mẫu khi trong khuôn 44

Bảng 3.17 Cường độ nén các mẫu xi măng hóa 45

Bảng 3.18 Quá trình tạo vữa của chất thải M1 và xi măng XM1 bổ sung 30% bentonite 46

Bảng 3.19 Quá trình đóng rắn của mẫu (M1-XM1+bentonite) khi trong khuôn 47

Bảng 3.20 Khối mẫu (M1-XM1+bentonite) đã đóng rắn theo thời gian sau khi lấy ra khỏi khuôn 47

Bảng 3.21 Cường độ nén của của khối mẫu (M1-XM1+bentonite) 48

Bảng 3.22 Quá trình tạo vữa của chất thải M1 và xi măng XM1 bổ sung 30% tro bay 48

Bảng 3.23 Quá trình đóng rắn của mẫu (M1-XM1+tro bay) khi trong khuôn 49

Bảng 3.24 Khối mẫu (M1-XM1+tro bay) đã đóng rắn theo thời gian sau khi lấy ra khỏi khuôn 49

Bảng 3.25 Cường độ nén của của khối mẫu (M1-XM1+tro bay) 49

Bảng 3.26 Thông số các khối xi măng 50

Bảng 3.27 Kết quả kiểm tra độ phát tán phóng xạ của mẫu XM0,4 51

Bảng 3.28 Kết quả kiểm tra độ phát tán phóng xạ của mẫu XM0,5 52

Bảng 3.29 Kết quả kiểm tra độ phát tán phóng xạ của mẫu XM0,6 53

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xi măng hóa 16

Hình 2.1 Ngâm khối xi măng hóa để kiểm tra độ phát tán Cs 31

Hình 3.1 Các khối mẫu sau khi tách khuôn 35

Hình 3.2 So sánh hai khối mẫu (M1-XM1) và (M2-XM1) ở cùng tỷ lệ khối lƣợng chất thải/xi măng 41

Hình 3.3 Quá trình tạo vữa để đóng rắn với các tỉ lệ khác nhau 43

Hình 3.4 Các khối mẫu xi măng hóa 45

Hình 3.5 Biến thiên Chỉ số LCs theo thời gian phát tán của mẫu XM0,4 51

Hình 3.6 Biến thiên Chỉ số L 137Cs theo thời gian phát tán của XM0,5 52

Hình 3.7 Biến thiên Chỉ số LCs theo thời gian phát tán của XM0,6 53

1

MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống như than, dầu

mỏ cũng như các nguồn nhiên liệu khác đang dần cạn kiệt, thì ngành năng lượng nguyên tử đang phát triển mạnh mẽ và được nhiều nước quan tâm Việt Nam là một trong số các quốc gia đang từng bước xây dựng nhà máy điện hạt nhân Năng lượng hạt nhân có ưu thế về kinh tế và môi trường hơn so với hầu hết các hình thức cung cấp năng lượng điện khác Xét về khía cạnh môi trường, khi hoạt động, các lò phản ứng hạt nhân sẽ sản sinh ra một số lượng nhất định chất thải phóng xạ Vậy nhưng

so sánh toàn diện về kinh tế, về công suất, về sự phát thải chất thải, phát thải bụi, phát thải khí CO2 từ các nhà máy điện hạt nhân với các nhà máy phát điện khác (thủy điện, than đá, gió, mặt trời…) sẽ thấy điện hạt nhân có những ưu thế đáng kể [19] Cùng với đó việc kết hợp điện hạt nhân với các dạng cung cấp năng lượng khác sẽ đảm bảo sự an toàn của nguồn cung cấp điện quốc gia Chính vì vậy trong các kế hoạch trung hạn và dài hạn, việc sử dụng năng lượng điện hạt nhân sẽ để thỏa mãn nhu cầu năng lượng của các nước đang phát triển…

Các chất thải phát sinh trong vận hành nhà máy điện hạt nhân thường có hoạt

độ phóng xạ ở mức thấp và trung bình Tuy nhiên, các nhà máy điện hạt nhân vẫn là

cơ sở sản sinh chất thải phóng xạ lớn nhất trong số tất cả các loại hình cơ sở hạt nhân Xử lý, quản lý chất thải phóng xạ là vấn đề vô cùng cấp thiết được đặt ra cho các nhà khoa học và quản lý Những chất thải này nguy hiểm cho con người và môi trường trong khoảng thời gian rất dài từ hàng trăm đến ngàn năm Vì vậy, vấn đề xử

lý và quản lý chất thải phóng xạ là hết sức cần thiết

Nhiệm vụ chính trong quá trình quản lý, xử lý và chôn chất thải phóng xạ là

để đảm bảo an toàn cho con người và môi trường Điều này có nghĩa là cách ly hoặc giảm bớt chất thải sao cho tốc độ hay sự tập trung của một số nhân phóng xạ khi quay trở lại môi trường sẽ ở mức vô hại Để đạt được điều này, về cơ bản tất cả các chất thải phóng xạ phải được thu thập, quản lý và xử lý một cách chặt chẽ

2

Một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hạt nhân để ổn định hóa chất thải phóng xạ là phương pháp xi măng hóa Đây là một giải pháp có hiệu quả kinh tế cao trong việc chuyển rất nhiều loại chất thải phóng xạ về dạng rắn – dạng cấu tạo an toàn, ổn định cho việc lưu trữ lâu dài

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, việc lựa chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý chất thải phóng xạ dạng lỏng bằng phương pháp xi măng hóa” là phù

hợp và cần thiết

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng (loại xi măng, tỷ lệ chất thải/xi măng, phụ gia) để đảm bảo quá trình xi măng hóa đạt chất lượng cao;

 Đánh giá chất lượng sản phẩm theo các tiêu chuẩn:

- Kiểm tra độ bền nén của khối xi măng hóa theo tiêu chuẩn ASTM C109/C109M-99;

- Kiểm tra độ khuếch tán của các tác nhân phóng xạ ra môi trường theo tiêu chuẩn ANSI/ANS-16.1-1986

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về chất thải phóng xạ

1.1.1 Khái niệm

Theo định nghĩa của Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), chất thải phóng xạ (CTPX) là “mọi vật liệu có chứa hoặc bị ô nhiễm bởi các nhân phóng

xạ ở hàm lượng hoặc mức phóng xạ lớn hơn mức miễn trừ được quy định bởi các

cơ quan có thẩm quyền và không còn sử dụng được nữa”

Theo Luật Năng lượng Nguyên tử Việt Nam (khoản 11, điều 3): CTPX là chất thải chứa chất phóng xạ hoặc vật thể bị nhiễm bẩn phóng xạ phải thải bỏ

CTPX có thể phát sinh từ các ngành công nghiệp hạt nhân, ví dụ như từ quá trình phân rã phóng xạ trong lò phản ứng hạt nhân hoặc từ các ngành công nghiệp phi hạt nhân như công nghiệp khai thác (sử dụng trong thăm dò khoáng sản, dầu khí), y tế (phát sinh từ các máy chẩn đoán, điều trị ung thư sử dụng nguồn phóng xạ), từ quá trình sử dụng các vật liệu phóng xạ trong các ứng dụng công nghiệp, nghiên cứu (các nguồn phóng xạ sử dụng trong quá trình chiếu chụp trong công tác kiểm tra đường ống, kết cấu công trình) Lượng chất thải phát sinh từ các nguồn phi hạt nhân không phải là nhỏ; ví dụ như trong 20 năm qua, lượng chất thải phóng xạ tích tụ từ công nghiệp khai thác dầu khí đã lên tới 8 triệu tấn [1, 3]

1.1.2 Một số đại lượng phóng xạ

 Hoạt độ phóng xạ: là đại lượng đặc trưng cho cường độ phóng xạ của

một nguồn phóng xạ và được định nghĩa là số hạt nhân bị phân rã trong một đơn vị thời gian

A = -dN/dt = I.N, trong đó: A - Hoạt độ phóng xạ, Bq, 1Bq= 1 phân rã/s;

I - Hằng số phân rã;

4

N - Số hạt nhân của nguồn phóng xạ

Đơn vị đo của A trong hệ SI là Becquơren, ký hiệu là Bq = phân rã/giây; Đơn vị đo hoạt độ phóng xạ thường dùng là: Bq/m3 (đối với chất khí); Bq/l ( đối với chất lỏng); Bq/kg hoặc Bq/g (đối với chất rắn)

 Liều bức xạ: Là tổng năng lượng bức xạ hấp thụ bởi tế bào sống và mức

độ ảnh hưởng sinh học mà nó gây ra, được thể hiện bằng đơn vị là Sievert (ký hiệu

là Sv) 1Sv = 1J/kg Vì Sv là đơn vị đo lường lớn, nên người ta thường dùng miliSievert (mSv)

1.1.3 Phân loại chất thải phóng xạ

Chất thải phóng xạ có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau:

 Phân loại theo nguồn gốc

 Các CTPX tự nhiên (NORMs – naturally occurring radioactive materials) là các CTPX có nguồn gốc từ các vật liệu có tính phóng xạ xảy ra một cách tự nhiên TENORMs (technologycally enhanced naturally – occurring radioactive materials) là thuật ngữ dùng để chỉ các vật liệu có tính phóng xạ đã được làm mạnh lên bằng phương pháp kỹ thuật Các chất thải phóng xạ dạng này bao gồm: chất thải từ các bùn quặng phóng xạ, bùn thải của các quá trình xử lý quặng photphat, quặng thiếc, quặng đất hiếm, bùn và cặn dầu lửa…

 Các CTPX thứ cấp: là các chất thải mà hoạt tính phóng xạ của chúng không phải có nguồn gốc tự nhiên Hoạt tính phóng xạ của chúng có được sau khi bị tác động của các tia bức xạ khác hoặc là sản phẩm của quá trình xử lý CTPX sơ cấp

Ví dụ như các chất thải sinh ra từ hoạt động của nhà máy điện hạt nhân, từ sản xuất các đồng vị phóng xạ, từ các nguồn phóng xạ kín hết hạn sử dụng hoặc tuy còn hạn nhưng không có giá trị sử dụng

5

 Các CTPX từ quá trình khai thác, chế biến sa khoáng và các khoáng sản khác: có các sản phẩm: Imenhit, Zircon có hàm lượng phóng xạ thấp, duy chỉ có monazite (có tới 50 – 60% đất hiếm và ≈ 4 – 10% thori) là có hoạt độ phóng xạ cao

 Phân loại theo trạng thái vật lý

 CTPX dạng khí: là các chất khí trong đó có chứa các hạt bụi có tính phóng xạ sinh ra trong quá trình gia công các vật liệu phóng xạ hoặc bản thân các khí có tính phóng xạ sinh ra trong khi vận hành nhà máy điện nguyên tử, khi đốt các CTPX có thể đốt được hoặc là sản phẩm phân rã hạt nhân của các nguyên tố phóng

xạ

 CTPX dạng lỏng: là các chất lỏng, các dung môi trong đó có chứa hạt nhân của các nguyên tố phóng xạ Các CTPX dạng này tương đối phổ biến, chúng sinh ra từ các quặng phóng xạ, quặng đất hiếm, từ hoạt động của nhà máy điện nguyên tử, từ các hoạt động nghiên cứu hoá phóng xạ, sản xuất đồng vị phóng xạ

 CTPX dạng rắn: là dạng chất thải phổ biến nhất, chúng ở dạng rắn và có mặt ở bất kỳ cơ sở nào có liên quan đến vật liệu phóng xạ, thậm chí là tại những nơi

từ trước tới nay người ta vẫn cho là không có liên quan đến chất phóng xạ như xỉ than, bụi tro bay của các nhà máy nhiệt điện, bùn thải của các nhà máy chế biến phân photphat, chế biến quặng thiếc, quặng đồng

 Phân loại theo chu kỳ bán rã

 CTPX có chu kỳ bán rã ngắn: là CTPX có các hạt nhân phóng xạ có chu

kỳ bán rã nhỏ hơn 30 năm

 CTPX có chu kỳ bán rã dài: là CTPX có các hạt nhân phóng xạ có chu

kỳ bán rã lớn hơn 30 năm

6

 Phân loại theo mức độ phóng xạ

Theo tài liệu của cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (International Atomic Energy Agency- IAEA), CTPX được phân thành 5 loại [14, 18]:

 Chất thải được miễn trừ: mức phóng xạ thấp hơn mức giới hạn của chất thải

có hoạt độ rất thấp được dùng làm định nghĩa cho khái niệm đã sạch (clearance) Nếu hoạt độ phóng xạ (hoặc mức liều phóng xạ) của một vật liệu thấp hơn mức sạch thì vật liệu đó sẽ được miễn trừ, không phải tuân theo điều luật năng lượng nguyên tử và các quy định tương ứng Tổng hoạt độ phóng xạ mà nhỏ hơn mức sạch thì không có bất kỳ hiệu ứng nguy hại tới sức khỏe của người tiếp xúc với chúng

 Chất thải có hoạt độ phóng xạ rất thấp: là các chất thải chủ yếu đến từ việc

tháo dỡ cơ sở hạt nhân và các nhà máy công nghiệp thông thường trong các lĩnh vực khác nhau (hóa chất, luyện kim, năng lượng, khai thác khoáng sản,…) sử dụng vật liệu phóng xạ tự nhiên, có mức độ phóng xạ trong khoảng 1÷100Bq/g, gồm các hạt nhân có đời sống ngắn hoặc đời sống dài

 Chất thải có hoạt độ phóng xạ thấp: là CTPX có suất liều bề mặt dưới 2

mSv/h Giới hạn trung bình đối với hạt nhân đời sống dài, phát bức xạ alpha là 400 Bq/g (và đến 4000Bq/g với cá thể lưu trữ) Đối với hạt nhân đời sống dài, phát ra bức xạ beta hay gamma như 14C, 36Cl, 63Ni, 99Tc, 94Nb, 93Zr và 129I thì hoạt độ phóng xạ trung bình cho phép có thể cao hơn (đến hàng chục kBq/g) và có thể được

cụ thể cho từng khu vực và cơ sở xử lý

 Chất thải có hoạt độ phóng xạ trung bình: là các chất thải chứa hạt nhân

phóng xạ đời sống dài, cần một mức độ lớn hơn trong lưu trữ và cô lập khỏi sinh quyển so với sự thải bỏ bề mặt Giới hạn biên giữa chất thải hoạt độ thấp và chất thải hoạt độ trung bình có thể không được định rõ, bởi vì mức độ cho phép sẽ phụ thuộc vào các cơ sở xử lý chất thải thực tế và trường hợp liên quan đến an toàn của

nó và đánh giá an toàn hỗ trợ

7

 Chất thải có hoạt độ phóng xạ cao: là các chất thải chứa lượng lớn hạt nhân

phóng xạ đời sống ngắn và cả đời sống dài Các chất thải ở nhóm này có mức hoạt

độ phóng xạ trong khoảng 104 ÷ 106 TBq/m3 và nhiệt lượng trên 2kW/m3

1.2 Tác hại của chất thải phóng xạ tới sức khỏe con người

Khi bị chiếu xạ với một liều lượng lớn, các cơ thể sống có thể bị tổn hại nghiêm trọng hoặc chết ngay lập tức Tuy nhiên, giới hạn liều lượng gây chết đối với các loài sinh vật là khác nhau Ví dụ đối với người, liều lượng gây chết là từ 2 –

4 Gy (Gray – đơn vị tính liều chiếu phóng xạ), tuy nhiên đối với mọt gạo, loài sinh vật này có thể chống chịu với liều chiếu lên đến 1.000 Gy Liều chiếu phóng xạ nhẹ hơn có thể gây tổn hại đến rất nhiều cơ quan trên cơ thể, gây ra các triệu chứng như nôn mửa, đục thủy tinh thể, giảm số lượng bạch cầu…

Ngoài ra, sự chiếu xạ còn có thể gây ra các tác động ngẫu nhiên, nghĩa là xảy

ra theo xác suất với mọi liều lượng bức xạ tác động vào cơ thể Những tác động ngẫu nhiên này có thể gây ra các bệnh như ung thư hoặc các đột biến, biến đổi về di truyền Khi tác động vào cơ thể người và sinh vật, mặc dù các hạt α không thể xuyên được qua da nhưng do có khối lượng lớn, khả năng ion hóa cao, nếu bức xạ α

bị hấp thụ vào cơ thể, gây ra hiện tượng chiếu trong, tác động của chúng gây ra sẽ trầm trọng hơn bức xạ β và γ

Tính chất hóa học của chất thải chứa nhân phóng xạ cũng ảnh hưởng rất nhiều đến tác động sinh học Một số nhân phóng xạ như I131, mặc dù có chu kỳ bán

rã ngắn (chỉ 8 ngày) nhưng do chúng có xu hướng tích tụ lại tại tuyến giáp nên có tác động tới sức khỏe lớn hơn nhiều so với ion Cs137

rất dễ tan trong nước và thải ra khỏi cơ thể qua đường bài tiết Do những điểm khác biệt này, các quy tắc an toàn phóng xạ cũng rất phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố [7]

Một trong những tác động nguy hiểm nhất của bức xạ ion hóa là sự thiệt hại

mà nó gây ra cho AND trong nhân tế bào Sự thay đổi trong AND nếu xảy ra trong các tế bào sinh sản thì sự đột biến đó có thể sẽ truyền qua thế kế tiếp, gây ra khuyết

8

tật hay các bệnh di truyền Nếu đột biến xảy ra trong tế bào bình thường, chúng có thể làm thay đổi chức năng của những tế bào này, gây hại cho sức khỏe và tăng cao nguy cơ bệnh ung thư

Tác động của ô nhiễm phóng xạ với cơ quan trong cơ thể cụ thể như sau:

- Hô hấp: có thể gây ra ung thư vòm họng, phổi;

- Máu và cơ quan tạo máu: mô limpho và tùy xương ngừng hoạt động, làm cho số lượng tế bào trong máu ngoại vi giảm xuống nhanh chóng;

- Hệ tiêu hóa: niêm mạc ruột bị tổn thương, dẫn đến tiêu chảy, sút cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng của cơ thể, ung thư;

- Da: xuất hiện ban đỏ, viêm da, sạm da Các tổn thương này có thể dẫn đến viêm loét, thoái hóa, hoại tử hoặc phát triển thành khối u ác tính trên da;

- Cơ quan sinh dục: vô sinh;

- Sự phát triển phôi thai: phụ nữ bị chiếu xạ trong thời gian mang thai (đặc biệt là trong giai đoạn đầu) có thể bị sảy thai, thai chết lưu hoặc sinh ra trẻ bị

dị tật bẩm sinh;

- Liều lượng cụ thể khi con người tiếp nhận một lượng phóng xạ trong thời gian ngắn:

+ Mức 0,25Sv: không có biểu hiện bệnh lý gì;

+ Mức 0,5Sv: giảm cầu lymph trong máu;

+ Mức 3Sv: rụng tóc;

+ Mức 5Sv: tỷ lệ tử vong là 50%;

+ Mức 10Sv: tỷ lệ tử vong gần 100%

9

1.3 Chất thải phóng xạ dạng lỏng phát sinh từ nhà máy điện hạt nhân

Các chất thải lỏng phát sinh trong vận hành nhà máy điện hạt nhân thường có hoạt độ thấp, các hạt nhân phóng xạ chứa trong đó có mức độ độc hại phóng xạ thấp

và chu ký bán hủy ngắn

Chất thải phóng xạ lỏng phát sinh từ quá trình nước làm mát, làm sạch các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng, nước rửa, nước rò rỉ từ các hoạt động bảo trì đường ống và thiết bị nhà máy, từ việc tẩy xạ thiết bị Chất thải tẩy xạ có thể bao gồm các chất cặn thải (sản phẩm ăn mòn) và một loạt các chất hữu cơ như axit oxalic và axit citric

Tùy theo các dạng lò phản ứng khác nhau đang hoạt động thương mại trên toàn thế giới mà dòng chất thải phát sinh sẽ khác nhau Những dòng chất thải này khác nhau cả về lượng, thành phần và hoạt độ

Lò phản ứng được làm mát và điều tiết bằng nước tạo ra nhiều chất thải lỏng hơn so với những lò được làm mát bằng khí Khối lượng chất thải lỏng phát sinh tại các lò phản ứng nước sôi (BWRs) cao hơn đáng kể so với ở các lò phản ứng nước

áp lực (PWR) Hệ thống làm sạch của lò phản ứng nước nặng (HWRs) hoạt động chủ yếu với công nghệ trao đổi ion một lần để tái chế nước nặng, hầu như không tạo

ra các chất thải lỏng cô đặc

Nước thải phóng xạ dạng lỏng là đối tượng cần quan tâm để xử lý trong nghiên cứu Thu thập từ nhiều nguồn tài liệu từ các quốc gia có nhà máy điện hạt nhân trên thế giới đã tổng hợp được bảng số liệu đặc tính, thành phần có trong nước thải của nhà máy điện hạt nhân, trình bày trong Bảng 1.1

Mochovce NPP (2)

Romania TRIGA RR Ci= 3.7*10 10 Bq (3)

RR – IRT –

2000 (4)

Mẫu mô phỏng (CIAE) (5)

KOREAN NPP ppm= mg/L (6)

137

Cs

3.9 mg/ m31.2.1010 Bq/m3

< 2.E5 g/l <10-3Ci/m3 6.7-17 Bq/dm3 5.7*104Bq/l

2.42E-5~5.63E-2mCi/mL

60

Co

0.62.10-3mg/ m32.6.107 Bq/m3

<4.E3 g/l <10-3Ci/m3 1-4 Bq/dm3 1.92E-5

~2.91E-2 mCi/mL

90

5.7*104Bq/l 11,1*10-3mg/ m3

- (1): Tài liệu Feasibility and Expedience to vitrify NPP operational waste

- (2): Tài liệu Final treatment Center Project for Liquid and Wet Radioactive Waste in Slovakia

- (3): Tài liệu Radioactive waste management in the central and eastern European countries

- (4), (5), (6): Tài liệu Combined method for liquid RW treatment

12

Nguồn nước thải từ các khu vực của nhà máy điện hạt nhân được thu gom về các bể chứa, được phân loại bước đầu theo nguồn gốc và hoạt độ, sau đó lượng nước thải này sẽ được xử lý cô đặc qua nhiều bước (kết tủa, bay hơi, trao đổi ion,…) để làm giảm thể tích cần xử lý Sau quá trình này, thể tích ban đầu được giảm đi đáng kể, đồng thời, các thông số khác của chất thải cũng cần được xác định

để phục vụ cho quá trình ổn định hóa chất thải Các thông số được quan tâm chủ yếu là hoạt độ các hạt nhân phóng xạ, độ pH, mật độ khối chất thải, tổng hàm lượng muối, hàm lượng các axit đặc trưng Thông thường, nước thải sau khi cô đặc có hoạt độ ở mức trung bình và thấp Thành phần chủ yếu của chất thải lỏng đã được

cô đặc được thể hiện trong Bảng 1.2

Bảng 1.2 Thành phần chủ yếu của chất thải phóng xạ dạng lỏng đã được cô đặc

Các thông số CTPX lỏng cô đặc bước 1 CTPX lỏng cô đặc bước 2

13

thải lỏng đến mức mà khối lượng lớn nước thải đã qua tẩy xạ có thể được thải ra môi trường hoặc tái sử dụng Chất thải cô đặc là đối tượng cần phải tiếp tục ổn định hóa, lưu giữ tạm thời và chôn cất Các nhà máy điện hạt nhân sinh ra gần như tất cả các loại chất thải lỏng và hầu như tất cả các quy trình đều được áp dụng để xử lý chất thải phóng xạ Các kỹ thuật tiêu chuẩn thường được sử dụng để tẩy xạ chất thải lỏng Mỗi quá trình có một hiệu ứng đặc biệt đối với một thành phần phóng xạ của chất lỏng Các quy trình kỹ thuật chính có thể dùng cho xử lý chất thải lỏng là: bốc hơi; kết tủa hóa học; và trao đổi ion

Các kỹ thuật xử lý cũng được thiết lập và sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, các nước vẫn đang tiến hành nghiên cứu các công nghệ mới để cải thiện an toàn và kinh

tế

 Phương pháp bốc hơi

Bốc hơi là phương pháp xử lý CTPX lỏng cho phép cả tẩy xạ và giảm thể tích tốt, làm giảm khối lượng chất thải lỏng với hiệu quả tốt nhất, so với các kỹ thuật khác Tùy thuộc vào các thành phần của chất thải lỏng và các loại thiết bị bay hơi, thông số tẩy xạ đạt được là giữa 104 và 106 Nước được lấy ra trong giai đoạn bay hơi của các quá trình để lại đằng sau các thành phần không bay hơi như muối

có chứa hầu hết các hạt nhân phóng xạ

Bốc hơi là kỹ thuật tốt nhất cho chất thải có hàm lượng muối tương đối cao

và thành phần hóa học không đồng nhất Mặc dù nó có công nghệ vận hành khá đơn giản và đã được áp dụng thành công trong các ngành công nghiệp, nhưng ứng dụng của nó trong xử lý chất thải phóng xạ có thể làm phát sinh một số vấn đề như ăn mòn, đóng cặn, hoặc tạo bọt Các hạn chế như vậy có thể được giảm bằng các quy định thích hợp Ví dụ, điều chỉnh giá trị pH để giảm ăn mòn; loại bỏ chất hữu cơ để giảm bọt hoặc cho thêm chất chống tạo bọt và hệ thống thiết bị bay hơi có thể được làm sạch bằng axit nitric để loại bỏ cặn bám và sự thụ động của vật liệu

14

Hiện nay, giảm thể tích bằng cách bay hơi nước thải phóng xạ hoạt độ thấp luôn hiệu quả tới mức mà nước ngưng tụ có thể được thải ra môi trường mà không cần xử lý thêm

 Phương pháp kết tủa hóa học

Phương pháp kết tủa hóa học dựa trên nguyên tắc kết tủa-keo tụ được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy điện hạt nhân để xử lý các chất lỏng, nước thải với hoạt độ thấp, hàm lượng muối cao và có chứa bùn Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào thành phần hóa học và hoá phóng xạ của chất thải lỏng Hầu hết các hạt nhân phóng xạ có thể được kết tủa, đồng kết tủa, hấp phụ bởi các hợp chất không hòa tan như: hydroxit, cacbonat, photphat, và ferrocyanides, và do đó được lấy ra khỏi dung dịch Các kết tủa cũng kéo theo các huyền phù lơ lửng khỏi dung dịch bằng cách keo tụ vật lý

Tuy nhiên, sự phân tách rắn - lỏng tách không bao giờ được thực hiện hoàn toàn do nhiều lý do, và các hệ số tẩy xạ đạt được là tương đối thấp Vì vậy, phương pháp kết tủa hóa học thường được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác để đạt hiệu quả tối ưu

Các hạt nhân phóng xạ vào bùn thải sẽ được phân tách loại khỏi khối chất lỏng bằng cách lắng, lọc Một số thiết bị phân tách được sử dụng phổ biến trong các nhà máy xử lý nước thải như là các bộ lọc, máy ly tâm, và cyclon thủy lực Phần nước sau phân tách rắn-lỏng sẽ được xử lý các quá trình tiếp theo (trao đổi ion, hoặc tái sử dụng nước) Pha rắn (bùn thải) cần phải được ổn định hóa, sau đó đem lưu giữ hoặc tái sử dụng

Các bộ lọc điển hình có thể loại bỏ các hạt xuống đến kích thước nhỏ hơn micron Khi bộ lọc đã bão hòa, thì các bộ lọc sẽ được rửa ngược để thu được bùn lọc với khoảng 20-40% chất rắn, hoặc có thể được thay thế

15

 Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion có ứng dụng rộng rãi trong xử lý thải lỏng tại nhà máy điện hạt nhân Ví dụ: việc làm sạch các vòng nước làm mát chính và phụ trong các lò phản ứng nước, xử lý nước của bể lưu trữ nhiên liệu, và đánh bóng tẩy rửa thiết bị ngưng tụ sau khi bay hơi

Quá trình trao đổi ion trong dung dịch là quá trình dị thể và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Nồng độ pH của dung dịch trao đổi; bản chất các nguyên tố phóng xạ cần trao đổi; bản chất của nhựa trao đổi; nhiệt độ; lưu lượng dòng chảy Vì vậy, chất thải phóng xạ lỏng thường phải đáp ứng các tiêu chí sau đây cho phù hợp với

xử lý trao đổi ion: nồng độ của các chất rắn lơ lửng trong chất thải phải thấp; chất thải có tổng hàm lượng muối thấp (thường ít hơn 1g/L); và các hạt nhân phóng xạ tồn tại ở dạng ion thích hợp

Quá trình trao đổi ion có thể tiến hành trên nhiều bậc để nhựa hấp thụ triệt để các ion phóng xạ Trong hầu hết các hệ thống kỹ thuật, quy trình trao đổi ion được

áp dụng bằng cách sử dụng một lớp cố định vật liệu trao đổi ion trong cột, nước thải chảy qua cột từ dưới lên hoặc từ trên xuống Các vật liệu trao đổi ion sau khi đã đạt

độ bão hòa các nhóm hoạt động có thể được tái sinh bằng cách giải hấp các chất thải ra khỏi nhựa, hoặc được loại bỏ như rác thải đậm đặc để được hóa rắn và xử lý như chất thải phóng xạ dạng rắn Vì vậy quá trình trao đổi ion đại diện cho một quá trình bán liên tục và đòi hỏi những nỗ lực lớn trong việc bảo trì như đỏ rửa băng tia nước, tái sinh, rửa, và nạp lại nhựa

Chất rắn ướt thu được từ xử lý chất thải lỏng vẫn phải được chuyển đổi thành các sản phẩm rắn để đưa đi chôn cất cuối cùng Quá trình cố định hóa bao gồm việc chuyển đổi chất thải về dạng ổn định hóa học và vật lý làm giảm khả năng di chuyển hay phân tán của các hạt nhân phóng xạ trong quá trình lưu trữ, vận chuyển

và chôn cất Nếu có thể, ổn định hóa chất thải cũng phải đạt được việc giảm thể tích

16

Các phương pháp thường xuyên nhất được áp dụng cho ổn định hóa chất thải

rắn ướt là xi măng hóa, bitum hóa, thủy tinh hóa, hoặc kết hợp với polyme Cố

định các chất thải phóng xạ sử dụng xi măng được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước

 Phương pháp xi măng hóa

Phương pháp xi măng hóa có một số lợi thế, đặc biệt là chi phí thấp và việc vận hành quá trình tương đối đơn giản Mật độ tương đối cao của xi măng cho phép khối chất thải tạo thành có mức độ tự che chắn lớn do đó làm giảm các yêu cầu đóng gói, che chắn bổ xung Trong một số trường hợp, để đạt được một sản phẩm

có chất lượng chấp nhận được, có thể cần phải áp dụng các bước tiền xử lý vật lý hoặc hóa học Đôi khi có thể sử dụng các vật liệu thay thế khác, ví dụ như xỉ tro bay

và xỉ lò cao

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xi măng hóa

Phương pháp xi măng hóa là một trong những phương pháp được sử dụng thông dụng nhất để điều kiện hóa chất thải phóng xạ Phương pháp này cung cấp một giải pháp có tính hiệu quả kinh tế cho việc ổn định hóa rất nhiều loại chất thải phóng xạ dạng lỏng về dạng rắn với kết cấu có tính an toàn, ổn định cho việc lưu giữ lâu dài Những ưu điểm chính của phương pháp xi măng là:

- Quá trình gia nhiệt thấp, đơn giản;

17

- Công nghệ kỹ thuật được kiểm chứng tốt;

- Sản phẩm được xi măng không dễ bị bắt cháy, và có khả năng chịu nhiệt tốt;

- Sản phẩm xi măng hóa ổn định lâu dài về hóa học và sinh hóa;

- Tất cả các dạng chất thải có thể được kết hợp với nhau trong một hỗn hợp xi măng hay đóng viên với vữa lỏng

Những đặc trưng cơ bản của khối chất thải được xi măng hóa

Quá trình điều kiện hóa bằng phương pháp xi măng hóa thông thường được tiến hành ở gần những nơi sản sinh ra chất thải Việc xi măng hóa được tiến hành trong thùng chứa (hỗn hợp chất thải và xi măng), với việc sử dụng lại hay bỏ luôn

bộ cánh khuấy khuấy trộn, hoặc trong một tổ hợp tách rời, sau đó trút hỗn hợp khuấy trộn được vào trong thùng chứa

Một môi trường đặc biệt (những vách ngăn được che chắn hoặc những hộp bao bọc) được yêu cầu dựa trên hoạt độ phóng xạ của sản phẩm được hòa trộn

- Thời gian đóng rắn cũng là một yếu tố cơ bản cần được xác định trong quá trình này Thời gian đóng rắn có thể bị tác động bởi thành phần hóa

học của chất thải

- Độ rắn của khối xi măng: Khối xi măng sau khi đóng rắn 28 ngày phải

có độ rắn trên 5Mpa

- Độ phát tán đối với Cs (ANSI/ANS.16.1) phải có L > 6

- Nhiệt độ khối xi măng: nhiệt độ này không được cao hơn 400 C và nhiệt

độ bên ngoài và ở giữa khối không được chênh nhau quá 80

C, nếu không có thể dẫn đến việc khối xi măng bị nứt vỡ, ảnh hưởng đến việc phát tán bức xạ

Sau khi xi măng hóa, sản phẩm không được còn nước Xi măng sẽ nứt

vỡ do có quá trình sinh khí từ bên trong

18

Những đặc điểm kỹ thuật liên quan tới chôn thải

Chất thải phù hợp để cho chôn thải vĩnh viễn chỉ khi nó là khối chất rắn không phát tán, không chứa nước để tránh khả năng phát tán phóng xạ ra ngoài

Việc đóng gói được thực hiện dễ dàng và chống lại được sự va chạm, chúng nên được đảm bảo hạn chế phát tán bức xạ độc hại lâu dài của chất thải và đưa ra giải pháp thỏa đáng để chống xói mòn nước

 Phương pháp thủy tinh hóa

Chất thải hoạt độ cao sinh ra từ nhiên liệu đã qua sử dụng được điều kiện hóa trong một hỗn hợp thủy tinh, nghĩa là nó được trộn lẫn với thủy tinh nóng chảy ở nhiệt độ cao (1,150 0C)

Sau đó, hỗn hợp này đổ vào thùng chứa bằng thép không rỉ 200l Nhờ đó, khối chất thải sau khi được thủy tinh hóa sẽ thành một khối thủy tinh đồng nhất chứa các nguyên tố phóng xạ trong một khối kết cấu chặt chẽ, được bao quanh bởi lớp ngăn chắc chắn bằng thép không rỉ

Ngày nay, thủy tinh hóa là một quá trình công nghệ để điều kiện hóa các dung dịch sản phẩm của quá trình phân hạch trong quá trình xử lý nhiên liệu đã qua

sử dụng

Những cải tiến chính đạt được trong 10 năm qua như sau:

Làm giảm thể tích từ 2 đến 3 lần đối với chất thải hoạt độ cao từ quá trình thủy tinh hóa

Tăng 25% trên thể tích chất thải được thủy tinh hóa, bằng cách làm tăng tỷ trọng của các nguyên tố phóng xạ chứa trọng khối chất thải được thủy tinh hóa

Thể tích chất thải cuối cùng sẽ được làm giảm nhiều nhất bằng quá trình thủy tinh hóa kim loại lạnh

 Phương pháp bitum hóa

Bitum (nhựa đường) là một vật liệu nhiệt dẻo và có thể sử dụng như chất lỏng nhớt hoặc chất rắn, tùy thuộc vào nhiệt độ của nó Việc sử bitum để giữ cố

Một số loại sản phẩm nhựa đường có sẵn, bao gồm sản phẩm chưng cất trực tiếp hoặc sản phẩm được oxy hóa, nhũ hoá bitum [13] Các thuộc tính của các lớp khác nhau của nhựa đường rất khác nhau Cả hai loại bitum sử dụng rộng rãi nhất cho các chất thải phóng xạ là loại mạch thẳng bitum chưng cất và bitum oxy hóa Bitum nhũ tương cũng được sử dụng, nhưng ở một mức độ thấp hơn

 Phương pháp polyme hóa

Một số chất thải phóng xạ chứa nhiều nhôm, uranium, nhựa trao đổi ion đã

sử dụng, bột grafit không thích hợp với việc xi măng hóa Một số nước (Mỹ, Anh, Canada, Đức, Nhật ) đã nghiên cứu dùng phương pháp polymer hóa với các các polymer như: vinyl ester styrene, polyestes, expoxies để cố định hóa các bã thải loại này

Sản phẩm polymer hóa có khả năng chịu biến dang, chịu được bức xạ, độ thấm nước thấp nhưng lại không chịu được nhiệt độ cao, dễ bắt cháy [15]

Bitum hóa cũng đã được sử dụng để đóng rắn các chất thải rắn ướt Bitum hóa là một quá trình nóng cho phép các dòng ướt được sấy trước khi cố định hóa và đóng gói Điều này làm giảm đáng kể khối lượng chất thải phải lưu giữ và chôn cất

và do vậy làm giảm chi phí Tuy nhiên, bitum hóa có khả năng gây cháy và đòi hỏi biện pháp phòng ngừa đặc biệt để ngăn chặn hỏa hoạn Bitum hóa đã ngày các được các chấp nhận và được sử dụng cho ổn định hóa chất thải phóng xạ tại các nhà máy điện hạt nhân ở Mỹ, Nhật Bản, Thụy Điển, Nga, Thụy Sĩ, và các nước khác

Sự kết hợp của các chất rắn ướt thành nhựa hoặc polyme là một quá trình cố định tương đối mới khi so sánh với việc sử dụng xi măng hoặc nhựa đường Việc sử

20

dụng các polyme như polyester, vinylester, hoặc nhựa epoxy thường được giới hạn cho những ứng dụng mà xi măng hoặc bitum là không phù hợp về mặt kỹ thuật Polyme thì đắt hơn và nhà máy tương đối phức tạp Polyme có những lợi thế trong việc chống rò rỉ cho các hạt nhân phóng xạ và nó thường trơ về mặt hóa học

Gần đây, ổn định hóa đã được quan tâm hơn trong việc sử dụng của các cụm thiết bị di động để ổn định hóa chất thải phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân Điều này có được chủ yếu là do nó cho phép tiết kiệm chi phí vốn cho những nơi

mà lượng chất thải sinh ra ít Cụm thiết bị di động để ổn định hóa chất thải phóng

xạ của nhà máy điện hạt nhân được sử dụng, ví dụ tại Hoa Kỳ, Cộng hòa Liên bang Đức, và Pháp Hầu hết trong số này sử dụng các quá trình xi măng hóa, mặc dù có một vài thiết kế cho việc sử dụng polyme hóa đã được phát triển

1.5 Giới thiệu chung về xi măng

Xi măng là chất kết dính cứng trong nước Khi tồn tại trong nước, chúng tạo thành hydrat bởi sự phân hủy – kết tủa và những kết cấu hydrat này tự bản thân chúng thiết lập thành một cấu trúc dính liền, sản phẩm sẽ định hình trong vài giờ và đông cứng lại trong một vài ngày hoặc vài tuần Sau khi làm cứng, chúng chịu được tác động của nước, trái ngược với những nguyên liệu vô cơ khác như thạch cao hoặc vôi không hydrat hóa

Xi măng phần lớn được sử dụng ở dạng Portland (xi măng làm bằng đá vôi

và đất sét, có màu giống như đá Portland) Xi măng Portland là chất kết dính vô cơ rắn trong nước, sản xuất bằng phương pháp nung hỗn hợp đá vôi và đất sét đã phối hợp theo một tỷ lệ hợp lý đến nhiệt độ nóng chảy thành clinke, đem clinke nghiền nhỏ với 3÷ 5% thạch cao [10] Chất lượng của clinker sẽ quyết định tính chất của xi măng Thạch cao có tác dụng điều chỉnh tốc độ ngưng kết của xi măng cho phù hợp với thời gian thi công Sau khi nung, trong clinke xi măng gồm chủ yếu những thành phần khoáng vật sau:

1.6 Cơ chế của quá trình xi măng hóa

Quá trình rắn chắc của xi măng

Xi măng khi nhào trộn với nước trải qua ba giai đoạn: giai đoạn hòa tan; giai đoạn hóa keo; giai đoạn kết tinh và tiếp theo đó là sự rắn chắc Quá trình rắn chắc của xi măng có thể biểu diễn như Hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ Quá trình rắn chắc của xi măng

Các giai đoạn trên tuy tách làm ba, song chúng xen kẽ nối tiếp nhau Nhờ vậy các tinh thể kết tinh sau khi hình thành đan xen và cắm vào nhau tạo ra bộ khung không gian chịu lực Ngoài hiện tượng rắn chắc trên, các quá trình cacbonat hóa cũng góp phần vào sự rắn chắc xi măng

Xi măng rắn chắc

1 bộ phận

Khô

C3A + 6H2O → 3C3AH6 (đóng rắn nhanh)

C3A + CaSO4.2H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O (kéo dài thời đóng rắn)

 C4AF (Tetracalcium Aluminoferrite): Thời gian bắt đầu đông kết của xi măng phụ thuộc vào hàm lƣợng của pha ferrite trong thành phần của xi măng

C4AF + CaSO4.2H2O + CaOH)2 → 3CaO(Al2O3,Fe2O3).3CaSO4

24

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

 Dung dịch chất thải phóng xạ được pha chế có thành phần hóa học tương tự CTPX dạng lỏng phát sinh trong quá trình vận hành nhà máy điện hạt nhân được cô đặc lần 1;

Ký hiệu mẫu giả là M1, để đảm bảo tính đồng nhất của các mẫu, dung dịch mẫu giả M1 được thực hiện trong suốt quá trình thí nghiệm Thành phần mẫu giả được trình bày trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần hóa chất pha mẫu giả M1

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của xi măng Hoàng Thạch

25

đóng rắn của khối chất thải được xi măng hóa Do vậy, hai thành phần SiO2 và

Al2O3 sẽ đóng vai trò chủ yếu để ảnh hưởng đến hiệu quả xi măng hóa

 Phụ gia bentonite và xỉ tro bay

- Bentonite được lấy từ mỏ Nha Mé – Bình Thuận, thành phần hóa học

6,71 – 11,81

1,44 – 2,27

0,21 – 0,75

1,05 – 2,13

0,62 – 1,92

1,35 – 2,4

10 – 11,30

- Xỉ tro bay được lấy từ nhà máy nhiệt điện Uông Bí, có thành phần hóa

Thực nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Trung tâm Xử lý chất thải

phóng xạ và Môi trường, Viện Công nghệ xạ hiếm, Viện Năng lượng nguyên tử

Việt Nam

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện nội dung nghiên cứu, đã sử dụng một số phương pháp nghiên

cứu sau: