放射性废料玻璃固化电熔炉用耐火材料的选择

       玻璃固化法是目前公认的唯一的可高效处理高放射性废料的工业化方法。玻璃基质具有钳制各种放射性核元素的能力，玻璃固化法可保证将放射性废料转变成玻璃状态后长期安全存放。目前，在俄罗斯、美国、法国、英国、德国和日本均有对高放射性废料进行玻璃固化的工业设备。这些处理设备主要有两种类型:第一种是带有陶瓷熔化器的直接加热电炉，该方法技术成熟，生产效率高;第二种方法是感应炉。

       德国的Pamela装置是世界.上第一座带有陶瓷熔化器并进行了高放射性废料玻璃固化的装置。俄罗斯国内工业规模的高放射性废料玻璃固化工艺于1987年开发成功，并在PT-1工厂建设了直接加热玻璃电熔窑( 9I1-500型电熔炉)进行磷酸铝玻璃电熔法试验，电炉的温度达到1150 C。从1987年开始，该厂共运行了4座这样的电熔炉，这些电炉的炉役寿命在1~6年之间。

       工业化运行的31-500型电熔炉内衬砌体上遭受最强烈蚀损的一系列结构性部件(玻璃料线附近熔池炉墙、挡墙、溢流区和炉门坎等)由BK-33熔铸锆刚玉质耐火材料构成。为了使电熔窑安全和长期运行，应该用具有较高抗侵蚀性的耐火材料砌筑。耐火材料在电熔炉内的抗侵蚀性首先取决于所熔融玻璃料的熔融温度和成分。在国内和国外的企业中，为了固化高放射性废料，在电炉熔池内主要使用硼硅酸盐玻璃和磷酸铝玻璃。在不同国家使用的玻璃成分不同，主要取决于放射性废料成分的差异。磷酸铝玻璃的熔融温度( 850~1000°C)低于硅酸硼玻璃的熔融温度( 1150~1250 C) ,但是二者对耐火材料均具有较高的侵蚀性。

       为保证高放射性废料玻璃固化电熔炉能可靠地长期运行，分析了一组与BK-33砖相比更有前景的耐火材料。其中包括已经进行工业化生产的熔铸高铬砖XIA -85和XMT及正在进行试生产的XAL-26铬铝锆砖，也对比了国外生产的烧结含铬砖:SUPRAL RK30S和SUPRAL RK50S ( RHI公司，意大利)。