容纳或包封放射性材料和有毒物质以用于运输或容置的方法和系统
阅读：708发布：2020-05-16
专利汇可以提供容纳或包封放射性材料和有毒物质以用于运输或容置的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于有毒材料包封系统的复合板，包含加强结构，所述加强结构在非可 生物 降解 热塑性 聚合物 内延伸并与其一体地成型。，下面是容纳或包封放射性材料和有毒物质以用于运输或容置的方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种用于有毒材料包封系统的复合板，包含加强结构，所述加强结构在非可生物降解热塑性聚合物内延伸并与所述非可生物降解热塑性聚合物一体地成型。
2.根据权利要求1所述的板，其中将所述聚合物与添加剂混合以增加所述板的柔性。
3.一种用于有毒材料包封系统的复合板，包含至少部分设置在基体材料内的加强结构，所述基体材料为包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物。
4.根据权利要求3所述的板，其中所述非可生物降解热塑性聚合物为选自以下的聚烯烃：低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯酸类、聚乙烯基乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、尼龙、聚丁二烯、及其混合物。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的板，所述蜡选自以下中的一者或更多者：石蜡、蜂蜡、中国蜡、羊毛脂、紫胶蜡、鲸蜡、杨梅蜡、小烛树蜡、巴西棕榈蜡、虫蜡、蓖麻蜡、西班牙草蜡、日本蜡、霍霍巴油、小冠巴西棕蜡、米糠蜡、大豆蜡、莲蜡、地蜡、褐煤蜡、天然地蜡、泥煤蜡、微晶蜡、石油膏、费-托蜡、经取代的酰胺蜡、棕榈酸十六酯、棕榈酸月桂酯、十六十八烷基硬脂酸酯、聚乙烯蜡、C3o-45烷基聚甲基硅氧烷和C3o-45烯烃。
6.根据任意前述权利要求所述的板，还包含选自以下中的一者或更多者的填料或加强纤维：干燥的清洁或废木粉、玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维、芳香族聚酰胺纤维、高弹性聚酯纤维、大麻、黄麻或剑麻。
7.根据任意前述权利要求所述的板，其中所述加强结构被包封在所述板内并跨所述板的范围。
8.根据任意前述权利要求所述的板，还包含接合构件，所述接合构件耦接至所述加强结构并向外延伸出所述板。
9.根据任意前述权利要求所述的板，其中所述板通过在模具中将所述基体材料以液体形式施加至所述加强材料而成型。
10.根据任意前述权利要求所述的板，还包括用于屏蔽辐射的辐射屏蔽件。
11.根据任意前述权利要求所述的板，还包括从所述板的在使用时为内部的表面延伸的至少一个支撑件，用于从所述板的内表面支撑有毒材料。
12.根据任意前述权利要求所述的板，其中所述加强材料包括复数个张力条、网格、网或链节、或其组合。
13.根据任意前述权利要求所述的板，还包含设置在所述基体材料的外部或内部或者嵌入所述基体材料内的加强构件。
14.根据任意前述权利要求所述的板，其中所述板成型有沿至少一个边缘设置的铰链，以允许将复数个板耦接在一起。
15.一种用于包封有毒材料的容器，所述容器由非可生物降解热塑性聚合物形成，并且具有一体地成型于所述聚合物内的加强结构。
16.一种用于包封有毒材料的容器，包含至少部分设置在基体材料内的加强结构，所述基体材料为包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物，其中所述容器由复数个根据权利要求1至14中任一项所述的板形成或包括复数个根据权利要求1至14中任一项所述的板。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的容器，还包含成型于所述容器内的内部辐射屏蔽件，所述屏蔽件由包含硼或石墨、或其组合、和脂肪的组合物形成。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的容器，其中所述容器具有整体构造。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的容器，其中所述容器是通过熔化所述基体材料而由密封盖密封的顶部敞开式容器。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的容器，其中所述容器具有至少一个导电加热元件，所述至少一个导电加热元件设置在所述容器的开口端附近，并且能够供给能量用于加热所述基体材料以将盖熔合至所述容器。
21.根据权利要求20所述的容器，其中所述至少一个加热元件一体地成型于所述板内。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的容器，还包括排气口。
23.根据权利要求15至22中任一项所述的容器，还包括角部保护构件。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的容器，还包括成型于其下部中的用于与提举车辆接合的凹部。
25.根据权利要求15至24中任一项所述的容器，其中所述容器的下表面和上表面包括形状互补的互锁特征，以使复数个容器能够互锁堆叠。
26.根据权利要求15至25中任一项所述的容器，被密封并且包含被包封在包封组合物中的放射性和/或危险废物，所述包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡，其中将所述包封组合物熔融混合，从而将所述废物包封在所述组合物中。
27.一种运输系统，包括复数个根据权利要求1至14中任一项所述的板和复数个根据权利要求15至26中任一项所述的容器，其中所述板布置并排列在运输容器内，所述运输容器内设置有所述复数个容器。
28.一种包封有毒材料的方法，包括以下步骤：
将所述有毒材料插入根据权利要求15至26中任一项所述的容器中；以及
密封所述容器。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括以下步骤：
使包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物成为熔融形式；
将所述有毒材料与所述组合物组合以形成混合物；以及
将所述混合物倒入所述容器中。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述非可生物降解热塑性聚合物为包覆在所述蜡中的颗粒或丸粒形式。
31.根据权利要求29或权利要求30所述的方法，还包括压缩所述容器内的所述混合物的步骤。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的方法，还包括用组合物覆盖所述有毒废物的步骤，所述组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的方法，其中所述废物在混合之前被研磨或者为粉末形式。
34.根据权利要求29至33中任一项所述的方法，其中所述有毒材料为核废物、医疗废物、来自采矿或制造过程的废物、或提取自蒸气蒸馏过程的有毒材料。
35.根据权利要求29至34中任一项所述的方法，还包括以下步骤：使所述废物成为熔融或液体形式，以及将所述废物分离自所述包封组合物。
容纳或包封放射性材料和有毒物质以用于运输或容置的方法
和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及低水平放射性和危险/有毒废物的有效包封、容置、储存和运输。更特别地但非排他性地，本发明涉及用于有毒材料包封系统的组合物、用于有毒材料包封系统的复合板、包封容器、运输系统和包封有毒材料例如低强度辐射废物的方法。
背景技术
[0002] 放射性和危险废物来自多种来源。对于放射性废物，大多数源自核燃料循环和核武器后处理。然而，其他来源包括医疗和工业废物，以及可能由于加工或消耗煤、油和天然气以及一些矿物质而集中的天然放射性物质(NORM)。例如，煤包含少量的放射性铀、钡、钍和钾，来自油气工业的残余物经常包含镭及其衰变产物。
[0003] 已知或经测试表现出诸如可燃性(ignitability)、反应性、腐蚀性和易燃性(flammability)的特性的材料构成危险废物。这样的废物通常产生于工业和商业应用的过程中，包括干洗、汽车工业、医院、驱除剂和照片处理中心。一些危险废物产生者是诸如化学品制造商、电镀公司和炼油厂等较大的公司，有时家庭也促成这样的废物的产生。
[0004] 放射性和危险废物可以与其他类型的一般废物区分开，因为它们通常不能通过常见手段或惯用手段来处置。例如，放射性废物不能在常规垃圾填埋场中处置，而必须将其容纳并储存，直至废物的放射性组分已经“冷却”。类似地，无法回收或加工的危险废物必须以防止废物浸出到环境中(例如，到位于垃圾填埋场附近的地下水中)的方式进行处置。
[0005] 所有核废物的放射性随时间而减小(冷却)。然而，某些放射性材料在其存储方面需要特别考虑，原因主要是其相对于其他放射性元素的长衰变半衰期。例如，“乏”燃料中的放射性元素(例如钚-239)将在数百年或数千年内仍然是危险的，同时一些放射性同位素在数百万年内仍然是危险的(例如碘-129)。因此，必须将包含这样的同位素的废物适当地包封、储存和屏蔽长久的时间段。在任何情况下，即使具有相对较短的半衰期的同位素，也必须以类似的方式容纳，以防止在冷却期中浸出或分散到环境中。
[0006] 已经充分确定，不受控制地暴露于放射性材料对生物组织有害。因此，在考虑用于放射性(和危险)废物的合适包封和存储系统时，破坏系统的完整性的可能性是一个关键问题。例如，在依赖废物的地下存储的情况下，必须考虑废物的固定对抗生态力所致的分散。已经进行了各种尝试来有效地包封和储存这样的废物。这些尝试包括将废物密封到金属或塑料容器中，然后储存到地下或海洋中；或者将废物在其流体或熔融状态时掺入材料的基体(例如无机水泥和聚合物)中，然后凝固。然而，鉴于胶结型材料因干燥和/或地壳运动而非常容易开裂，这样的策略不是有效的。金属容器容易生锈，塑料容器常常缺乏机械强度来经受通常储存这样的废物的苛刻条件。
[0007] 此外，许多熔融塑料的高粘度通常限制可以载入塑料基体中的废物的量，并且通常将废物掺入塑料混合物中受基体不能将废物与环境隔离限制。例如，由于废物的移动而造成的浸出，废物的负载量大于30％的基体已经不令人满意。此外，使用包含常规水硬性水泥的基体以及使用其他热固性聚合物工艺提供了低效率的废物包封，需要通过添加化学品和/或增加温度的步骤来使基体固化，这最终导致操作成本增加。
[0008] 目前使用的废物包封系统和材料的其他缺点包括高原子序数屏蔽金属例如铅不能阻挡中子；一些屏蔽材料在暴露于高能放射性粒子时产生二次辐射的事实；以及目前使用的放射性屏蔽设备因所使用的材料而重的事实。而且，不同行业包括不同类型的辐射源，这些辐射源发射不同水平的能量。材料的屏蔽能力取决于辐射类型和能量水平。
[0009] 许多先前提出的用于处置有毒废物的系统已经是昂贵的并且使用起来存在问题。例如，钢桶是先前提出的系统的一个实例。除来自环境的腐蚀问题以外，来自废物的腐蚀也是问题，并且桶的预期寿命经常达不到有毒材料的衰变周期，沿常规钢桶的焊缝特别如此。
尽管上述钢桶的内表面被例如使用漆涂覆，但是许多危险/有毒物质可能侵蚀这样的涂料。
此外，在有毒材料与桶的壁隔开时，通常未使用桶内的整个空间，并且由于这些容器是圆形的，相邻的桶之间产生外部空间，使得存储空间的使用效率低下。
尽管上述钢桶的内表面被例如使用漆涂覆，但是许多危险/有毒物质可能侵蚀这样的涂料。
此外，在有毒材料与桶的壁隔开时，通常未使用桶内的整个空间，并且由于这些容器是圆形的，相邻的桶之间产生外部空间，使得存储空间的使用效率低下。
[0010] 在一些情况下，废物例如核废物以前已经被浸没在水浴中或掩埋在地下。除造成环境损害的泄漏的问题以外，无意的辐射暴露于人是真实且非常严重的问题。
[0011] 鉴于许多有毒物质需要长时期储存，处置往往是非常昂贵的建议，并且考虑到先前提出的包封系统的无效性，废物处置设施通常是偏远的并且需要大的空间来防止人与有毒材料接触。
[0012] 鉴于这些任何许多其他问题，本发明的实例试图解决，或者至少改善现有有毒废物处置系统的一个或更多个缺点，或者至少提供有用的替代方案。还希望提供运输系统，其可以在运输期间屏蔽辐射以防止意外的人暴露。还希望提供这样的系统：其用于从废物中提取有毒材料，以使得能够分离和回收所述材料。
发明内容
[0013] 根据本发明的一个方面，提供了用于有毒材料包封系统的复合板，其包含加强结构，该加强结构在非可生物降解热塑性聚合物内延伸并与其一体地成型。
[0014] 在本发明的一个优选实施方案中，将聚合物与添加剂混合来增加板的柔性。
[0015] 根据本发明的另一个方面，提供了用于有毒材料包封系统的复合板，其包含至少部分设置在基体材料内的加强结构，该基体材料为包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物。
[0016] 复合板可用于管理低水平放射性废物或危险的有毒材料，以用于包封、凝固和/或运输的目的。
[0017] 根据本发明的一个优选实施方案，非可生物降解热塑性聚合物选自低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯酸类、聚乙烯基乙烯(polyvinyl ethylene)、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、尼龙、聚丁二烯、及其混合物。优选地，非可生物降解热塑性聚合物为低密度聚乙烯(LDPE)。
[0018] 优选地，蜡选自以下中的一者或更多者：石蜡、蜂蜡、中国蜡、羊毛脂、紫胶蜡、鲸蜡、杨梅蜡、小烛树蜡(candelilla wax)、巴西棕榈蜡、虫蜡、蓖麻蜡、西班牙草蜡、日本蜡、霍霍巴油、小冠巴西棕蜡、米糠蜡、大豆蜡(soy wax)、莲蜡(lotus wax)、地蜡(ceresin wax)、褐煤蜡、天然地蜡(ozocerite)、泥煤蜡、微晶蜡、石油膏、费-托蜡(Fischer-Tropsch wax)、经取代的酰胺蜡、棕榈酸十六酯、棕榈酸月桂酯、十六十八烷基硬脂酸酯(cetostearyl stearate)、聚乙烯蜡、C3o-45烷基聚甲基硅氧烷(Alkyl Methicone)和C3o-45烯烃。更优选地，蜡为石蜡。
[0019] 组合物还可以包含填料或加强纤维。优选地，填料或加强纤维选自以下中的一者或更多者：干燥的清洁的或废的木粉、玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维、芳香族聚酰胺纤维、高弹性聚酯纤维、大麻、黄麻或剑麻。
[0020] 根据本发明的一个优选实施方案，加强结构被包封在板内并跨越其范围。在其他形式中，加强结构在板的一个或更多个侧上向外延伸。
[0021] 优选地，板还包含接合构件，所述接合构件耦接至加强结构并向外延伸出板以使得能够提升板。
[0022] 优选地，板通过在模具中将基体材料以液体形式施加至加强材料而成型。
[0023] 板还可以包括用于屏蔽辐射的辐射屏蔽件。辐射屏蔽件可以是成型于板内的层。在另一种形式中，辐射屏蔽件成型为板的另一个层并且是组合物的形式，所述组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪。
[0024] 优选地，板包括从板的在使用时为内部的表面延伸的至少一个支撑件，所述至少一个支撑件用于从板的内表面支撑有毒材料。
[0025] 优选地，加强材料包括复数个张力条，例如用于加强混凝土的铁钢筋。加强材料还可为网格(mesh)、网(netting)或链节的形式。在其他形式中，加强材料可为在加强复合材料领域中使用的材料的形式，例如塑料棒或片、纤维素棒或片、纤维织造棒或片、或者制成棒或片的碳纤维或石墨烯纤维。许多不同的加强材料可包含在单个板中，并且可将具有不同地配置的加强材料的板组合以成型具有不同强度特性的容器。
[0026] 板还可以包括设置在基体材料的外部的外部加强构件。在其他形式中，外部加强构件可至少部分设置在基体材料内。
[0027] 板可以成型有沿至少一个边缘设置的铰链，以允许将复数个板耦接在一起。有利地，可以将复数个板以准备在所需位置组装和使用的“扁平包装”状态有效地运输。在这样的实施例中，上述类型的液体组合物可用于密封容器中的任何残留间隙。
[0028] 根据本发明的另一个方面，提供了用于包封有毒材料的容器，所述容器由非可生物降解热塑性聚合物形成，并且具有一体地成型于所述聚合物内的加强结构。
[0029] 根据本发明的另一个方面，提供了用于包封有毒材料的容器，其包含至少部分设置在基体材料内的加强结构，基体材料为包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物，其中容器由复数个上述类型的板成型或包括复数个上述类型的板。
[0030] 容器还可以包括内部辐射屏蔽件，该屏蔽件由包含硼或石墨、或其组合、和脂肪的组合物形成。在另一种形式中，屏蔽件还包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡。屏蔽件可成型于容器内或者作为固定至容器的内壁或外壁的单独部件，并且厚度可变/可调且经定制以应用。
[0031] 有利地，容器可以用于例如运输低水平废物，例如铀氧化物(黄饼)。
[0032] 优选地，容器具有整体构造(unitary construction)并且是密封的。在一种形式中，容器是通过熔化基体材料由密封盖密封的顶部敞开式容器。有利地，密封盖和容器的上边缘可热熔合在一起。在另一种形式中，可使用粘合剂或机械固定件来闭合和密封容器。
[0033] 根据一个优选实施方案，容器具有至少一个导电加热元件，所述至少一个导电加热元件设置在容器的开口端附近，并且能够供给能量以用于加热基体材料以将盖熔合至容器。优选地，所述至少一个加热元件一体地成型于板内。
[0034] 容器还可以包括角部保护构件。优选地，容器是矩形的，使得其可以有效地堆叠于常规运输车辆例如运输容器中。在其他形式中，容器是圆柱形的，在这种情况下，容器的主体可由上述类型的单个弯曲板成型。
[0035] 容器还可以包括排气口。有利地，可以将容器内的气体排放到大气中以防止爆炸。例如，可以防止由箱内键断裂或辐射化学产生的气体达到临界压力。
[0036] 容器还可以包括成型于其下部中的用于与提举车辆接合的凹部。在一个实施例中，凹部被配置成接纳叉车或托板货车的叉齿，使得容器可由常规材料装卸设备来装卸。
[0037] 优选地，容器的下表面和上表面包括形状互补的互锁特征，以使复数个容器能够互锁堆叠。在一种形式中，容器的下表面具有至少一个凹部，并且上表面具有至少一个形状对应的凸起以用于接纳于类似容器的下表面中，以使类似容器能够互锁堆叠。
[0038] 根据本发明的另一个方面，提供了运输系统，其包括复数个上述类型的板和复数个上述类型的容器，其中所述板布置并排列在运输容器内，所述运输容器内设置有复数个所述容器。
[0039] 根据本发明的另一个方面，提供了包封有毒材料的方法，其包括以下步骤：
[0040] 将有毒材料插入上述类型的容器中；以及
[0041] 密封所述容器。
[0042] 该方法还可以包括以下步骤：使包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物成为熔融形式；将有毒材料与组合物组合以形成混合物；以及将混合物倒入容器中。
[0043] 在一个实例中，非可生物降解热塑性聚合物为包覆在蜡中的颗粒或丸粒形式。该方法还可以包括压缩容器内的混合物的步骤。
[0044] 该方法还可以包括用另外量的熔融组合物覆盖混合物的步骤。
[0045] 该方法还可以包括以下步骤：将盖施加至容器并且用由上述类型的板成型的盖密封容器。
[0047] 有毒材料可以是核废物、医疗废物或来自采矿或制造过程的废物。有毒材料可以从蒸气蒸馏过程中提取。
[0048] 该方法还可以包括以下步骤：使废物成为熔融形式或液体形式，并且将废物与包封组合物分离。这可在经过适当的时间后完成，这将根据有毒材料而有所不同。有利地，可提取有用的材料以进一步使用。例如，对于在医院核医学中使用的放射性同位素，代替等待许多年以使同位素停止辐射，可以用少量热和现有技术在医院中分离、纯化和重新使用有用的同位素，从而减少昂贵同位素的开支。
[0049] 根据本发明的另一个方面，提供了用于毒性材料包封系统的复合板，其包含一体地成型于非可生物降解热塑性聚合物内的加强结构。
[0050] 根据本发明的另一个方面，提供了用于包封有毒材料的容器，所述容器由非可生物降解热塑性聚合物形成，并且具有一体地成型于所述聚合物内的加强结构。
[0051] 本发明的优选实施方案可以为放射性和危险/有毒废物的包封、容置、存储和运输提供廉价的解决方案。此外，本发明的优选实施方案可以提供用于随时间从废物中提取有用元素的装置，使得它们可以被重新使用，由此潜在地提供来自目前被作为废物对待的材料的利润来源。
[0052] 为了试图解决与储存放射性废物和危险废物相关的一个或更多个前述困难，本发明人已经开发了用于包封放射性和/或有害废物的包封组合物和方法。
[0053] 因此，本文公开了用于包封放射性和/或危险废物的包封组合物，所述包封组合物包含：
[0054] (i)废物，包括放射性和/或危险废物；
[0055] (ii)非可生物降解热塑性聚合物；和
[0056] (iii)蜡。
[0057] 本文还公开了用于包封放射性和/或危险废物的方法，所述方法包括将包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡的包封组合物与放射性和/或危险废物熔融混合，从而将废物包封在包封组合物中。
[0058] 熔融混合特征有利地使得能够在聚合物和蜡共混物内快速且有效地形成废物的均匀分布。在冷却后，根据该方法产生的熔融混合的组合物形成放射性和/或危险废物安全地包封在其中的聚合物和蜡共混物的固体一体团块。聚合物和蜡共混物提供了包封基体，其有利地为机械稳固的并且抵抗废物从包封基体中浸出。
[0059] 该方法还可以包括将如此形成的熔融混合的经包封的废物在熔融时放置到容器中，由此将经包封的废物容纳在容器中。
[0060] 本文还公开了包封和容置放射性和/或危险废物的方法，所述方法包括：
[0061] (i)提供待包封和容纳的放射性和/或危险废物；
[0062] (ii)将步骤(i)的废物与包封组合物混合，所述包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡；
[0063] (iii)加热步骤(ii)的废物和包封组合物混合物，使得包封组合物为熔融或液体形式，由此包封废物；以及
[0064] (iv)将步骤(iii)的混合物放置到容器中，由此容纳废物。
[0065] 本文描述了用于包封放射性和/或危险废物的包封组合物，所述包封组合物包含：
[0066] (i)非可生物降解热塑性聚合物；和
[0067] (ii)蜡。
[0068] 本文还描述了用于防止放射性和/或危险废物浸出到环境中的组合物，所述组合物包含：
[0069] (i)废物，包括放射性和/或危险废物；以及
[0070] (ii)包封组合物，其包含：
[0071] (a)非可生物降解热塑性聚合物；和
[0072] (b)蜡。
[0073] 本文进一步描述了用于包封和容置放射性和/或危险废物的系统，所述系统包括：
[0074] (i)用于包封放射性和/或危险废物的包封组合物，所述包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡；以及
[0075] (ii)用于接纳包封组合物的容器。
[0077] 参照附图仅通过非限制性实施例的方式进一步描述本发明的优选实施方案，这些图中：
[0078] 图1是根据本发明的一个实施方案的包封和容置放射性和/或危险废物的方法的流程图。
[0079] 图2是根据本发明的一个实施方案的用于容置已被包封的放射性和/或危险废物的容器的示意图。
[0080] 图3是本发明的一个实施方案的板的剖视立体图；
[0081] 图4是板的截面图；
[0082] 图5是复数个互连板的平面图；
[0083] 图6是本发明的一个实施方案的容器和盖的透视图；
[0084] 图7是容器和盖的截面侧视图；
[0085] 图8a至8d是本发明的另一个实施方案的容器的视图；
[0086] 图9是本发明的另一个实施方案的板的透视图；以及
[0087] 图10是本发明的一个实施方案的容器的截面图。
具体实施方式
[0088] 本发明部分基于对组合物的鉴定，当与放射性和危险废物组合时，所述组合物的组分使得能够稳固且有效地包封该废物。
[0089] 本发明还部分基于使用包封组合物，当与放射性和/或危险废物熔融混合时，所述包封组合物的组分使得能够稳固且有效地包封该废物。
[0090] 在一种形式中，包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡。发明人已经发现，可以将包封组合物与放射性和/或危险废物熔融混合，然后冷却以形成固体物质，以提供稳固和有效的废物包封。
[0091] 参照图3，示出了根据本发明的优选实施方案的复合板10。板10被配置为用于有毒材料包封系统，并且可将复数个板组合以成型图6所示的容器100。
[0092] 板10包含至少部分设置在基体材料14内的加强结构12。在一种形式中，基体材料14是包含非可生物降解热塑性聚合物例如聚烯烃的组合物，并且加强结构12一体地成型于基体材料中。在其他形式中，基体包含加强柔性的添加剂。在优选实施方案中，基体材料14是包含非可生物降解热塑性聚合物(例如聚烯烃)和蜡或脂肪的组合物，加强结构12至少部分设置在其中。聚烯烃材料可为新的或回收的、单独的或混合的。脂肪可源自动物或植物来源，并且可来自废物或非废物来源。
[0093] 在一个实施方案中，板由用于包封放射性和/或危险废物的包封组合物形成，所述包封组合物包含：非可生物降解热塑性聚合物；和蜡。
[0094] 在另一个实施方案中，提供了用于防止放射性和/或危险废物浸出到环境中的包封组合物，所述包封组合物包含：废物，包括放射性和/或危险废物；非可生物降解热塑性聚合物；和蜡。
[0095] 为了有效地包封废物，可以将热塑性聚合物、蜡和废物都在压力下组合并加热以提供其中废物被包覆在热塑性聚合物和蜡中的混合物。然后将该混合物以可延展的形式挤出到由类似组合物形成的容器100中，以使经包封的废物能够结合到容器100，以提供对运输极其耐用并且抵抗运输期间的损坏的稳固包封系统。有利地，在发生运输事故或其他破坏性事件时，可以收集可能只有轻微外部污染的废物。
[0096] 它必须能够与废物相结合，并且提供使废物结合和保存的支撑框架。本发明人已经发现，包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡的组合物当被加热成液体形式，添加至废物中，然后冷却成固体形式时，提供了这样的稳固且有效的废物包封。
[0097] 如本文所用，放射性废物是指包含放射性物质的废物。放射性废物通常是核能发电的副产物，或者由在科学研究、工业、农业和医疗应用中使用放射性物质以及放射性药物的生产而产生。此外，在采矿工业中，放射性废物由作为加工或消耗煤、油和天然气以及一些矿物质的结果的天然放射性物质(NORM)产生。
[0098] 放射性废物可分为6类——豁免废物(EW)、极短寿命废物(VSLW)、极低水平废物(VLLW)、低水平废物(LLW)、中水平废物(ILW)和高水平废物(HLW)。放射性废物的分类以由国际原子能机构制定的国际标准(IAEA Safety Standard Series，第GSG-1号，2009年)定义。存在三大类放射性废物——低水平废物(LLW)、中水平废物(ILW)和高水平废物(HLW)。然而，最近对废物分类的评述导致在LLW和豁免废物之间增加了两个新类别。澳大利亚核科学和技术组织在最近的公开(ANSTO，Management of Radioactive Waste in Australia，
2011年1月)中提出的分类可以描述如下。
2011年1月)中提出的分类可以描述如下。
[0099] 豁免废物(EW)包含如此低浓度的放射性核素，以致于由于放射性危害被认为微不足道，因此可以将其排除在核监管控制之外。极短寿命废物(VSLW)可以在最高至几年的有限时期内储存来进行衰减，并随后取消监管控制而作为常规废物来处置。极低水平废物(VLLW)不需要高水平的容置和隔离，因此适合在有限的法规控制下在近地表垃圾填埋场型设施中处置。低水平废物(LLW)包含有限量的长寿命放射性核素。这种分类涵盖了非常广泛的放射性废物范围，从不需要任何屏蔽以用于处理或运输的废物直至要求长达几百年的更稳固的容置和隔离周期的活度水平的废物。存在从简单的近地表设施到更复杂的工程设施的一些处置选择。LLW可包含较高活度浓度水平下的短寿命放射性核素，还可包含长寿命放射性核素，但只包含在相对低活度浓度水平下的长寿命放射性核素。LLW由医院和工业以及核燃料循环产生。因此，LLW通常包含在蒸发器浓缩物、离子交换树脂、焚烧炉底灰、过滤污泥和污染的过滤器和膜中发现的放射性物质。中水平废物(ILW)通常包含树脂、化学污泥和金属反应堆核燃料包壳、以及来自反应堆退役的被污染的物质。ILW包含增加量的长寿命放射性核素，并且需要比LLW增加的容置和隔离屏障。ILW在存储和处置期间不需要提供散热。长寿命放射性核素例如α发射体在可以依赖机构控制的时间内不会衰减到活度水平。因此ILW需要在数十米至数百米的较大深度下处置。
[0100] 高水平废物(HLW)由核反应堆产生。其包含在反应堆芯中产生的裂变产物和超铀元素。HLW具有通过放射性衰变产生大量热的高活度水平，这在处置设施的设计中需要考虑。通常认为在地表以下通常数百米的深稳定地质构造中处置是对HLW最合适的选择。民用HLW的两个主要类别是来自核能反应堆的经使用的燃料和由经使用的燃料的再加工产生的分离废物。
[0101] 如本公开内容中所使用的，危险废物是指这样的废物：如果没有恰当地处理、储存、运输、处置或者以适当的方式另外管理，则对人类健康和环境构成或可能构成危险的废物。在美国，危险废物的处理、存储和处置受资源保护和回收法案(RCRA)监管。根据该法案的40 CFR 261，危险废物分为两大类，即特征废物和列举的废物。特征危险废物是已知或经测试表现出以下四种危险特性中的一种或更多种的材料——可燃性(即易燃性)、反应性、腐蚀性和毒性。列举的危险废物是由管理当局特别列为危险废物的材料，其来自非特定来源、特定来源或废弃化学产品。在澳大利亚，危险废物在1989年的危险废物(出口和进口条例)法案中定义为四类。这些废物包括：(1)该法的条例规定的废物，其中所述废物具有巴塞尔公约的附录III中提及的特性中的任一种(这些特性包括爆炸材料、易燃液体和固体、毒性物质、有毒物质、生态毒性物质和传染性物质)；(2)属于包含在巴塞尔公约附录I中的任何类别的废物，除非它们不具有包含在附录III中的危险特性中的任一种(附录I中的废物包括临床废物，废油/水，烃/水混合物，乳液，来自树脂、胶乳、增塑剂、胶水/粘合剂的生产、配制和使用的废物，由金属和塑料的表面处理产生的废物，工业废物处置操作产生的残留物；以及包含某些化合物例如铜、锌、镉、汞、铅和石棉的废物)；(3)家庭废物；以及(4)由家庭废物的焚烧产生的残留物。
[0102] 包封组合物可以包含干燥或近干燥形式的废物。在这方面，废物的含水量可为约0重量％至约10重量％。然而，应该清楚的是，废物不必为这样的干燥或近干燥形式。这样的形式的废物的优点主要是为了在包封和容置之前减小废物体积。当要以干燥或近干燥形式提供废物时，需要预处理步骤以使废物基本无水。这可以包括在焚烧炉或烘箱中加热废物，或通过使用真空干燥器系统加热废物，随后任选地研磨、压碎或碾磨该干燥或近干燥的废物以进一步减小体积。
[0103] 当废物为干燥或近干燥形式时，包封组合物中废物的负载量可为约10重量％至约85重量％。
[0104] 还可根据本文所述的实施方案处理湿废物，并且可将其直接放置在所述类型的容器中。可将这样的废物与蜡在低温下混合以用于包封。
[0105] 如果需要，在与包封组合物熔融混合之前，可粉碎废物。粉碎可使用本领域已知的技术来实现，例如研磨、撕碎、压碎或碾磨。
[0106] 在一个实施方案中，放射性和/或危险废物在与包封组合物熔融混合之前经历粉碎。
[0107] 包封组合物可包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡。非可生物降解热塑性聚合物与蜡一起形成用作粘合剂的共混物，以将废物结合在一起并包封废物。作为粘合组合物，与使用常规粘合剂例如水泥相比，其具有许多优点。例如，其能够实现比使用水泥更高的废物负载量，鉴于不需要化学固化，在冷却时组合物的凝固得以确保(由于是热塑性的——蜡和聚合物都是热塑性的)，并且由于废物中的成分在冷却时不会干扰其凝固，因此组合物可以适应广泛的废物类型。
[0108] 任何非可生物降解热塑性聚合物都可用于所描述的包封组合物中。在配制组合物时或者在将组合物与放射性和/或危险废物混合时，在约120℃至约260℃软化或为熔融形式的那些在降低能量成本方面是最方便的。这样的聚合物在本领域是已知的，并且包括但不限于聚乙烯(包括低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE))、聚丙烯、丙烯酸类、聚乙烯基乙烯(polyvinyl ethylene)、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、尼龙、聚丁二烯、及其混合物。
[0109] 聚乙烯是一种惰性热塑性聚合物，其熔化温度取决于其密度。因此，熔融温度范围可以为105℃(对于较低密度聚乙烯)至130℃(对于较高密度聚乙烯)。作为粘合剂，与使用常规粘合剂例如水泥相比，其具有许多优点。例如，聚乙烯包封能够实现比使用水泥更高的废物负载量，鉴于不需要化学固化，在冷却时聚乙烯的凝固得以确保，并且由于废物中的成分在冷却时不会干扰其凝固，因此聚乙烯可以适应广泛的废物类型。
[0110] 聚乙烯可根据特性例如其密度和支化分为几个不同的类别。其机械性能显著取决于诸如支化的程度和类型、晶体结构和分子量的变量。当根据密度分类时，聚乙烯以多种形式存在，最常见的是高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)。HDPE由大于或等于0.941g/cm3的密度来定义。
[0111] HDPE具有低支化度，因此具有比LLDPE和LDPE更强的分子间力和抗拉强度。HDPE通过铬/二氧化硅催化剂、齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂生产。通过适当选择催化剂(例如铬催化剂或齐格勒纳塔催化剂)和反应条件来确保缺乏支化。HDPE用于产品和包装，例如牛奶罐、清洁剂瓶、人造黄油桶、垃圾桶和水管。
[0112] LLDPE由0.915g/cm3至0.925g/cm3的密度范围来定义。LLDPE是具有大量短支链的基本上线性聚合物，通常通过乙烯与短链α-烯烃(例如1-丁烯、1-己烯和1-辛烯)的共聚来制备。LLDPE具有比LDPE更高的抗拉强度，并且表现出比LDPE更高的抗冲击性和抗刺穿性。LLDPE通常用于包装，特别是用于袋子和片材的膜、纱纶包装(saran wrap)和气泡布(bubble wrap)。
[0113] LDPE由0.910g/cm3至0.940g/cm3的密度范围来定义。LDPE具有高度的短链和长链支化，这意指链也不叠入晶体结构。因此，它具有较不强的分子间力，因为瞬时偶极子诱导偶极子吸引力较小。这导致较低的抗拉强度和增加的延展性。高支化度以及长链赋予熔融LDPE独特和理想的流动性质。LDPE最常用于制造各种容器、分配瓶、洗瓶、管道和用于计算机组件的塑料袋。然而，它最常用的用途是塑料袋。
[0114] 在一个实施方案中，LDPE是用于包封组合物的优选的非可生物降解热塑性聚合物。
[0115] 在一些实施方案中，以总体积计，非可生物降解热塑性聚合物可以以约0.5％至约30％的量存在于包封组合物中。在一些实施方案中，以包封组合物的总体积计，聚合物可以以以下量存在：约0.5％至约25％、约0.5％至约20％、约0.5％至约15％、约0.5％至约10％、约0.5％至约5％、约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、约5％至约10％、约10％至约30％、约10％至约25％、约10％至约20％、约10％至约15％、约15％至约30％、约15％至约25％、约15％至约20％、约20％至约30％、或约20％至约25％。
[0116] 包封组合物还包含蜡。如本领域技术人员将理解的，蜡属于在室温附近可延展的一类化合物。特征在于，蜡在45℃以上熔化以产生低粘度液体。蜡是疏水性的，但可溶于有机非极性溶剂。所有的蜡都是合成和天然产生二者的有机化合物。天然蜡通常是脂肪酸和长链醇的酯。合成蜡是缺乏官能团的长链烃。
[0117] 合适的蜡可包括多种烃(直链或支化烷烃或烯烃、酮、二酮、伯醇或仲醇、醛、甾醇酯、链烷酸、萜烯、单酯)中的任一种，例如碳链长度为ClrC3s的那些。二酯或其他支化酯也是合适的。该化合物可为醇(甘油或甘油以外的)和C18或更高级脂肪酸的酯。
[0118] 在一些实施方案中，蜡选自以下一者或更多者：矿物蜡例如石蜡、蜂蜡(例如，可从Strahl and Pitsch of West Babylon,New York获得的White Beeswax SP-422P)、中国蜡、羊毛脂、紫胶蜡、鲸蜡、杨梅蜡、小烛树蜡、植物蜡例如巴西棕榈蜡、虫蜡、蓖麻蜡、西班牙草蜡、日本蜡、霍霍巴油、小冠巴西棕蜡、米糠蜡、大豆蜡、莲蜡(lotus wax)(例如，可从Deveraux Specialties,Silmar,California获得的Nelumbo Nucifera Floral Wax)、地蜡、褐煤蜡、天然地蜡、泥煤蜡、微晶蜡、石油膏、费-托蜡、经取代的酰胺蜡、棕榈酸十六酯、棕榈酸月桂酯、十六十八烷基硬脂酸酯、聚乙烯蜡(例如，PERFORMALENE 400，分子量为450且熔点为84℃，可从New Phase Technologies of Sugar Land,Texas获得)、以及有机硅蜡例如C3o-45烷基聚甲基硅氧烷和C3o-45烯烃(例如，Dow Corning AMS-C30，熔点为70℃，可从Dow Corning of Midland,Michigan获得)。
[0119] 在一个实施方案中，石蜡是用于包封组合物的优选蜡。
[0120] 在一些实施方案中，以总体积计，蜡可以以约0.5％至约99.5％的量存在于包封组合物中。在一些实施方案中，以包封组合物总体积计，蜡可以以约20％至约80％、约30％至约70％、或约40％至约60％的量存在。
[0121] 在一些实施方案中，包封组合物还可包含无水抗浸出剂。这样的试剂能够与废物的放射性或有毒组分形成沉淀。合适的无水抗浸出剂的实例包括但不限于硫化钠、氢氧化钙、氢氧化钠、氧化钙、氧化镁、及其混合物。
[0122] 在一些实施方案中，硫化钠是用于包封组合物中的优选无水抗浸出剂。
[0123] 在一些实施方案中，以总体积计，无水抗浸出剂以约5％至约60％的量存在于包封组合物中。在一些实施方案中，以包封组合物的总体积计，无水抗浸出剂可以以以下量存在：约5％至约55％、约5％至约50％、约5％至约45％、约5％至约40％、约5％至约35％、约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、约5％至约10％、约10％至约50％、约20％至约40％、或约30％至约40％。
[0124] 在一些实施方案中，包封组合物在高于约120℃的温度下为熔融形式或液体形式。在熔融形式中，包封组合物的组合的聚合物和蜡能够与废物散布，其在冷却时产生代表废物的稳固且有效包封的单片式固体废物形式。实际上，聚合物和蜡的组合充当废物的粘合剂。
[0125] 包封组合物可为包含聚合物和蜡的固体丸粒的形式。这样的丸粒可以使用本领域已知的标准技术来制备。典型地，这些包括将聚合物和蜡(一起或单独)加热至熔融或液相，将两种熔融组分混合在一起(如果单独加热)，然后迫使熔融组合物在被切成丸粒并使其凝固之前流过模板。如果包封组合物包含无水抗浸出剂，则可以将所述试剂在混合之前添加至熔融聚合物或熔融蜡中，或者在组合时添加至熔融聚合物和蜡中。在一种形式中，在使用之前将丸粒与熔融蜡分别混合以包覆丸粒，其可以被分解以备后续使用。这使得能够将丸粒与废物混合，使得可以将两种组分一起加热。
[0126] 已经确定，非生物降解性热塑性聚合物和蜡的特定组合提供了用于放射性和/或危险废物的稳固且可靠的包封组合物，本公开内容提供了用于使用所述组合物包封所述废物的方法。
[0127] 而且，已经选择了非可生物降解热塑性聚合物和蜡的特定组合，其为所选择的放射性和/或危险废物提供稳固且可靠的包封组合物，本公开内容提供了通过将废物和包封组合物熔融混合包封废物。
[0128] 如本文所用，表述“熔融混合”旨在表示机械过程，借此当其为熔融状态时将包封组合物和废物与包封组合物机械混合。因此，熔融混合旨在不同于仅将废物添加至熔融包封组合物中(其中废物在包封组合物中的混合和分散将受到限制并且是颇为无效的。
[0129] 因此表述“熔融混合”也可被称为“机械熔融混合”。
[0131] 当进行该方法时，可将包封组合物和废物一起或单独引入熔融混合设备中。还可将构成包封组合物的组分一起或单独引入熔融混合设备中。包封组合物本身可在进行该方法之前通过将非可生物降解热塑性聚合物、蜡和任选地一种或更多种添加剂例如无水抗浸出剂熔融混合而形成。
[0132] 在一个实施方案中，包封组合物以丸粒的形式提供，所述丸粒具有芯-壳结构，芯包含非可生物降解热塑性聚合物，壳包含蜡。
[0133] 这样的芯-壳包封组合物结构可以如下简单地制备：获得丸粒形式的聚合物并将丸粒与熔融蜡机械混合，以便包覆丸粒的外部并形成外部蜡壳。将待用于包封组合物的任何添加剂可以通过以下掺入外部蜡壳中：将其与熔融蜡混合，并且使用该蜡混合物形成基于蜡的壳。
[0134] 本文还公开了包封和容置放射性和/或危险废物的方法，所述方法包括：
[0135] (i)提供待包封和容纳的放射性和/或危险废物；
[0136] (ii)将步骤(i)的废物与包封组合物混合，所述包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡；
[0137] (iii)对步骤(ii)的废物和包封组合物混合物进行加热，使得包封组合物为熔融形式或液体形式，由此包封废物；以及
[0138] (iv)将步骤(iii)的混合物放置在容器中，由此容纳废物。
[0139] 该方法在图1的流程图中示出。在此可以看出，放射性和/或危险废物通过料斗(料斗1)被进料到螺旋输送器中。进料过程是自动的并且优选地由微处理器控制。废物可以以其自然状态进料到料斗中，或者可以使用如上所述的方法使其首先经历干燥。在这种情况下，废物以干燥或近干燥形式被进料到料斗中。如果废物以其自然状态提供，则可在与密封组合物混合之前，可任选地使其在螺旋输送器内经历干燥，由螺旋输送器中(加热器1)或与螺旋输送器相关联的加热元件实现。在一个实施方案中，可将废物(为其干燥、近干燥或自然形式)在进料到料斗中之前研磨、压碎或碾磨。
[0140] 可以将例如如上所述的丸粒形式的包封组合物通过独立料斗(料斗2)单独添加至螺旋输送器中。螺旋输送器然后在混合物被螺旋输送器中(加热器2)或与螺旋输送器相连的单独控制的第二加热元件加热之前促进废物和包封组合物的混合。在一些实施方案中，螺旋输送器可具有位于加热器2之后的1、2或更多个另外的加热元件。这允许获得所有组分的均匀熔融混合物，这确保废物的适当包封。然后将混合物放置到容器中并使其冷却至室温，使得在容器内成型单片式固体，由此容纳废物以用于后续存储。
[0141] 如上所述，用于将包封组合物添加至螺旋输送器的进料过程是自动的，并且优选地由微处理器控制。就这一点而言，每个单独的进料器由主控制器调节，主控制器监测并调节废物和包封组合物的递送以维持混合物组分之间所需或期望的重量比。
[0142] 任何螺旋输送器均可用于所描述的方法中，例如单螺杆或多螺杆配置，前提条件是其尺寸合适。区域温度、熔体温度、熔体压力、电流消耗和螺杆速度是在整个过程中应通过合适的仪器仔细监测的参数。
[0143] 在某些情况和位置中，可能不可以在与包封组合物混合之前研磨、压碎或碾磨废物。甚至可能不可以在此步骤之前干燥废物。例如，大量的放射性和危险废物是由医疗应用产生的，例如医院和研究机构，这些地点可能没有实施这些步骤所需的基础设施和资源。因此，用于这类地点的替代方法是使用物理力或通过液压压缩机机械地将废物(以其净形式)压实到容器中。废物不需要压实，但是为了与容纳的废物的后续存储相关的节约空间，压实是优选的。一旦容器充满废物(压实或不压实)，可以将熔融形式的包封组合物添加至废物中，使其与废物散布，然后使其在容器中凝固，由此包封和容纳废物。然后可以将密封件或盖施加到容器以用于后续的存储目的。
[0144] 包封组合物的优点是可以再使用以用于未来的包封要求。对于放射性废物，例如，一旦经包封的放射性废物在存储后已经充分衰变(根据适用的规定)，可以将包封组合物再加热成熔融形式，使其与衰变的废物分离。然后可以将熔融包封组合物再用于后续包封需求。此外，对于包含重金属的废物，其放射性已经充分衰变，可在施用加热和/或溶剂例如煤油之后，收获重金属以再用于后续应用中。对于常规粘合剂例如水泥等，这种组分的回收是不可能的。
[0145] 产生的熔融混合物可包含包封在包封组合物中的废物。在冷却时，该熔融混合物可以凝固成单片式固体，其可以容易地运输以用于后续存储。包含包封在其中的废物的凝固的包封组合物非常稳固并且不倾向于废物浸出。
[0146] 可将包含包封在包封组合物中的废物的熔融混合物放置到容器中并使其冷却至环境温度，使得在容器内成型单片式固体，由此容纳废物以用于后续存储。
[0147] 因此，在一个实施方案中，该方法还包括将如此成型的经包封的废物在仍为熔融形式时放置到容器中，由此容纳经包封的废物。
[0148] 通过将如此成型的经包封的废物在仍为熔融形式时放置到容器中，经包封的废物成型为容器的形状。容器可以设计成便于密封、运输和存储。
[0149] 在一些实施方案中，容器由容器组合物构成，所述容器组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和填料或加强纤维。容器组合物的组分是“清洁的”，因为它们本身不包含任何放射性废物或有毒化学品。实际上，这使得容器“清洁”并因此进一步最小化经包封的废物表面处或附近捕获的污染物的可浸出性。
[0150] 在一个实施方案中，容器组合物的非可生物降解热塑性聚合物选自聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、及其混合物。
[0151] 在一个实施方案中，容器组合物的非可生物降解热塑性聚合物是聚丙烯。在另一个实施方案中，容器组合物的非可生物降解热塑性聚合物是HDPE。由于聚丙烯和HDPE的物理强度、耐化学性和对γ辐射的可接受的阻尼效应，聚丙烯和HDPE二者一直被用于容器构造。
[0152] 在一些实施方案中，以容器组合物的总体积计，容器组合物的非可生物降解热塑性聚合物以约10％至约90％的量存在。在一些实施方案中，以容器组合物的总体积计，非可生物降解热塑性聚合物可以以以下量存在：约20％至约80％、约30％至约70％、或约40％至约60％。
[0153] 容器组合物的填料或加强纤维的目的是为容器提供额外的支撑和强度。合适的填料和纤维是本领域技术人员已知的。然而，为了清楚起见，实例可以包括但不限于选自以下中的一者或更多者的那些：干燥清洁木粉或废木粉、玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维、芳香族聚酰胺纤维、高弹性聚酯纤维、Kevlar、大麻、黄麻或剑麻。在本发明的一个实施方案中，容器组合物的填料或加强纤维是干燥木粉。在一个实施方案中，干燥木粉的粒径不大于2毫米。
[0154] 在一些实施方案中，以容器组合物的总体积计，填料或加强纤维以最高至约30％的量存在。在一些实施方案中，以容器组合物的总体积计，填料或加强纤维可以以以下量存在：约0％至约30％、约0％至约25％、约0％至约20％、约0％至约15％、约0％至约10％、约0％至约5％、约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、约5％至约
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[0155] 容器的壁和底部的厚度通常取决于其待容纳的废物的性质。例如，一旦压缩到容器中，预计会沉重的废物将需要这样的容器：该容器比包含轻质材料的废物或将仅容纳少量废物的容器更厚。在一些实施方案中，容器的壁和底部的厚度将为约3毫米至约10毫米。然而，应该理解的是，容器的壁和底部可以是被设计成适合待容纳的经包封的废物的情况和性质的任何厚度。
[0156] 当经包封的废物存在于容器中时，容器必须承载。这是为了确保在后续处理、运输和/或存储期间，容器的完整性不受损害。优选的是，容器承载的容量是存在于容器中的经包封的废物的重量的至少5倍，包括容器本身的重量。
[0157] 在使用容器来容纳需要储存长久时间段的放射性废物(包括深埋需要)的情况下，可能需要增加容器的承载以确保完整性。在这样的情况下，在制造容器期间，可以将另外的加强装置并入模制和锻造过程中。加强装置可在容器的内部和/或外部，并且加强装置的性质应被本领域技术人员理解。
[0158] 例如，在一个实施方案中，加强装置是内部加强装置，其包括位于容器的壁和/或底部以及盖中的一个或更多个支撑件或棒。支撑件或棒可由能够承受承载和其他外力的任何合适的抗拉材料构成。在一个实施方案中，支撑件或棒由钢制成。当位于容器的壁中时，内部加强装置可围绕容器大致水平和周向地延伸，或者可以以散布的间隔围绕容器大致垂直和周向地延伸。
[0159] 在一个实施方案中，加强装置是外部加强装置，其可通过例如作为容器壁的表面的一部分并入的几何设计来赋予。几何设计通常在容器的制造期间被吹塑成型，并且可以包括这样的形状，例如圆形凹槽、正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形、对角肋、波纹和蜂窝模仿件(imitation)。
[0160] 在某些实施方案中，外部加强装置的几何设计使得能够有效地储存容器，因为它们可以提供可以与相邻储存的容器的表面互锁的容器表面。波纹是一个典型的实例；然而，其他几何形状可提供相同的功能。还可以通过将容器制成方形或矩形形状以允许容器的有效堆叠来提高存储的效率。这在经包封的废物被现场储存且存储空间非常宝贵的医院和研究机构中特别重要。
[0161] 一旦已将经包封的废物容纳在容器中，就密封容器。这可以通过本领域技术人员应理解的多种手段来实现。例如，容器可具有专用的盖，所述盖通过包括以下的多种手段中的任何一种或更多种被密封至容器：依靠通过存在于经包封的废物顶部上的熔融包封组合物的凝固而产生的密封，使用独立的粘合剂，或者使用位于容器的壁与盖接合的位置的夹子等。
[0162] 图2示出了根据本发明的一个实施方案的容器的实例，其在内部和外部都被加强。另外，加强件可嵌入容器的壁中。在所示的实施方案中，容器的盖还包括内部加强件。
[0163] 为了容置放射性废物，容器的内部也可用铅作衬里。铅作为辐射防护的形式来保护人或物体免受辐射。铅由于其高密度和高原子序数而可以有效地衰减某些种类的辐射；主要地，铅在阻止γ辐射方面有效。然而，铅不对所有类型的辐射有效，包括β辐射，在这种情况下不应使用铅。
[0164] 铅衬里可以是在用经包封的废物填充容器之前放置在容器的内侧和底部上(并且在盖的下侧)的片材的形式，或者铅可以通过在模制和锻造容器期间将掺入容器组合物中而形成容器的一体部分。
[0165] 本文还公开了用于包封和容置放射性和/或危险废物的系统，该系统包括：
[0166] (i)用于包封放射性和/或危险废物的包封组合物，所述包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡；以及
[0167] (ii)用于接纳包封组合物的容器。
[0168] 对于系统的组分，包括非可生物降解热塑性聚合物、蜡和容器的性质的描述，应参考以上描述。
[0169] 在优选实施方案中，基体材料包含大百分比的蜡和小百分比的低密度聚乙烯(LDPE)，例如99.5重量％的蜡和0.5重量％的LDPE。有利地，板可以容易地成型并且在使用之后被容易地重新熔化以便回收。
[0170] 返回到图3，在所示实施方案中，加强结构12被包封在板10内并跨越板10的范围，从而为板10提供结构加强。这样的板配置利用了基体材料14的成分的不同特性以实现用于包封系统的板10，所述密封系统远远优越于先前提出的那些。就此而言，非可生物降解热塑性聚合物的辐射吸收性能和寿命与蜡或脂肪(其也改善组合物的可成形性/可塑性)的抗浸出性能以及加强结构12的结构强度结合起来提供具有足够材料性能和结构强度的板以用于包封有毒材料是具有成本有效的方式。而且，通过将加强结构12包封在基体材料内，可以防止腐蚀，这是现有系统的主要问题。
[0171] 在优选的形式中，板10包括接合构件，所述接合构件耦接至加强结构12并且向外延伸出板10，从而允许板被方便地处理而没有过度的手动接合。接合构件以环16的形式示出，但也可以是孔、钩或其他紧固构件的形式。
[0172] 在优选的形式中，板10通过在模具中将基体材料14以液体形式施加到加强材料12而成型。在其他形式中，板10可为夹层结构，其在一个实施例中通过将内部板和外部板熔合在基体材料14周围而成型，并且在其他形式中，通过提供熔融基体被倾倒在其之间的内部片和外部片而成型。在一种形式中，板10可相对薄且是柔性的并且以卷起的片或箔的形式供给，在所述卷起的片或箔之间可设置泡沫或蜡混合物。
[0173] 可以理解的是，由于基体材料14的组成，基体材料14可能具有相对较低的熔点，可能约为120摄氏度，但实际熔点将取决于基体材料14的实际组成。这样的低熔点允许使用常规模制技术来成型基体材料14，使得板10可以以平面或三维形式模制或者模制到包封容器中，如将在下面进一步描述的。通过将板模制在一起作为包封容器，它可以成型为密封体并且呈矩形形式，其有效地利用空间来降低存储和/或运输的成本。
[0174] 在所示的实施方案中，板10包含一体地成型于板内的辐射屏蔽件18。辐射屏蔽件18可被设置成用于将遇到特别强的核辐射的应用并且可包含慢化剂例如石墨或硼。虽然辐射屏蔽件18被示出为成型于板10内的层(也参见图10中所示)，但应该理解，辐射屏蔽件18可被固定到板10的内表面或外表面。辐射屏蔽件可为包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物的另一层的形式，其厚度根据应用来定制。
[0175] 屏蔽件18还可由多个层成型。在一种形式中，板成型有边缘加强元件，诸如图4中所示的具有“C”截面形状的构件20，其接合加强材料12和/或辐射屏蔽件18以将其保持在位置并提供增加的结构强度。
[0176] 在替代形式中，屏蔽件可为液体形式，包括例如硼、石墨、水、蜡或脂肪、或其组合。
[0177] 这样的配置对运输材料例如，包含少量辐射中子辐射的U235的铀氧化物特别有用。在目前的使用中，黄饼用钢桶运输用于加工，然后在浓缩后(期望纯U235)，将贫化铀U238(这是不需要的低水平放射废物)放回到相同的钢桶中运往储存库存储。中子辐射很难用任何高密度金属例如铅来屏蔽，因此需要更好的安全方法和系统，例如本发明，其中屏蔽件18被用于将黄饼运输到浓缩中心的容器中，以及在分离U235后，可以将屏蔽件熔化或移除以用于其他用途。在去除屏蔽件18的情况下，可以使用空容器将贫化铀输送到储存库位置。当运输贫化铀时，包封组合物可以是10％的蜡和90％的LDPE。
[0178] 在另一个实施方案中，边缘加强构件可具有其他截面形状以帮助将密封容器的壁保持就位。在一个实施例中，边缘加强构件可具有星形截面并且例如可为星形桩的形式。这样的配置可以提供板以抵靠构件的边缘，使得来自容器中的材料的压力将板保持就位。这样的配置还可以提供可以用其他材料例如慢化剂填充的空腔。
[0179] 板还可以包括从板的表面延伸的至少一个支撑件(未示出)，所述至少一个支撑件用于从板10的表面支撑有毒材料。支撑件优选地从板10的在使用时为内部的一侧延伸。除了为板10提供保护之外，当将多个板组合在一起以成型外壳时，这样的配置允许将水或其他材料引入外壳中以用作围绕有毒材料的慢化剂。慢化剂的实例包括悬浮在脂肪或水中的碳，悬浮在脂肪、蜡、聚合物或凝胶中的硼酸水或硼。在外壳内提供液体或凝胶也有助于降低易燃性。
[0180] 加强材料12可以采用多种形式，包括复数个张力条，例如圆形加强棒。还可使用扁平条状元件，并且加强材料12还可以是网格、网或链节的形式，其可以设置有或不设置保护性塑料涂层。外部加强构件例如角部保护构件可设置在基体材料14的外部，以便为基体材料14提供额外的保护，特别是当板10将被用作要经历运输的包封容器时。在一种形式中，角部保护构件可由镀锌铁直角部件成型以便防锈。
[0181] 为了允许将复数个板10组合为包封容器，可以在板中的至少一个中提供额外的特征，例如排气口(未示出)。这允许减轻气体压力以避免爆炸，爆炸可能是过度加热、箱内使用不兼容的废物或由于放射性化学作用而导致键断裂的结果。
[0182] 而且，如图5所示，板10可成型有沿至少一个边缘设置的铰链20，以允许将复数个板10方便地耦接在一起。有利地，通过以这种方式提供板，包封容器可以作为'扁平包装'方便地运输，而不会导致大的运输成本并且快速地在现场组装。在这样的实施方案中，板可设置有互锁边缘以促进密封，或者可设置有加热装置以允许相邻板的边缘被热熔在一起，如下面将进一步描述的。
[0183] 图6示出了根据本发明的一个优选实施方案的用于包封有毒材料的容器100。容器100还被配置成用于有毒材料包封系统并且包含至少部分设置在基体材料114内的加强结构112。基体材料114是包括非可生物降解热塑性聚合物(例如聚烯烃)和蜡或脂肪的组合物。
[0184] 容器可以以与板10相同的方式成型，并且在一个实施方案中具有整体构造，尽管在其他实施方案中由复数个板10成型。在所示实施方案中，容器100包括下壳体102和盖104，下壳体102和盖104中的每一者包含至少部分设置在基体材料114内的加强结构112。基体材料114是包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物。
[0185] 该容器被配置成在使用时被水密密封，这是在例如如果通过模制工艺制造则具有整体构造时的固有特性，但是当由复数个板成型时，可能需要密封装置。一旦密封，本发明的优点是包封组合物吸收0％的水，其优点是疏水性或防水性。结果是优异的防水屏障。该特性可用于本发明的一个实施方案中，其中容器充满液体以充当核水池。液体可为蒸馏水和/或脂肪，可包含硼或碳。这提供了具有优异辐射吸收性能的容器。此外，由于容器具有优异的密封特性，因此可以将废物储存在水下或地下，几乎没有浸出的风险。
[0186] 容器100可以提供相对于现有技术的包封容器和方法显著的改进，同时满足运输、存储和废物管理规范。此外，可以避免焚烧废物。
[0187] 在一种形式中，通过加热相邻板的边缘并使它们连在一起来密封容器100。在一个实施例中，成型为容器100的板10可具有设置在暴露的边缘附近的至少一个加热元件，并且可操作用于加热板的边缘以将相邻板熔合在一起。该至少一个加热元件可以一体地成型于板内。图7中示出了与容器100相关的加热元件130的实例，其用于将下壳体102和盖104熔合在一起的目的。
[0188] 在所示实施方案中，加热元件130成型于每个构件内靠近待连接的边缘处。虽然图示为在每个边缘处具有加热构件130，但应该理解的是，可能在任一边缘处仅具有单个加热构件。在优选的形式中，加热构件130是导电电阻元件，其被配置成当向其施加电流时加热，由此加热基体材料114以将壳体102和盖104熔合在一起。
[0189] 下壳体102(还有可能是盖104)还可设置有固定到壳体/盖的外表面的角部保护构件132，以用于额外保护运输期间的冲击和/或磨损。
[0190] 如上所述，通过以所描述的方式成型容器100，其可以使用模制工艺成型或者由使用模制工艺成型的板成型，由此为容器100的最终外部形状提供了显著的自由度。优选地，容器100是矩形的，使得它可以有效地堆叠在用于存储和/或运输的空间中，尽管它也可以是圆柱形的。此外，可以将容器的尺寸定成使得紧密配合在运输容器内而没有移动的自由度，从而不需要将它们束缚就位。容器100优选具有足够的强度，以使得与先前提出的容器相比，类似的容器能够堆叠10至15个深，先前提出的容器只可以堆叠3至5个深。
[0191] 容器100可设置有可锁定的盖和通风口，以将气体排放到大气中，盖和通风口都可以凹入以便不降低可堆叠性。容器100还可设置有沿着下边缘的凹部，以用于接纳叉车叉齿以允许由叉车装载。
[0192] 应该理解，所描述的板10将具有与放射性和危险/有毒废物的包封、容置、存储和运输相关的许多用途。在一个示例中，板10可用于大型液体储存设施，例如尾矿坝。在这样的实施方案中，板10的加强构件可互相连接，使得加强构件的抗拉强度可以被利用并且张力传递穿过成型设施的复数个板。在这样的实施方案中，可将板10相互连接并铺设在坝的底面上，并且将附加包封组合物、蜡或LDPE施加到间隙以完全密封坝的底部。本领域技术人员应理解，以这种方式使用板10将提供可以有效地储存放射性、危险或有毒废物的良好密封的坝，同时提供足够的柔性以适应地震活动。
[0193] 在另一个实例中，描述的板10和容器100可以形成包括复数个板10和复数个容器100的运输系统的一部分。板10可以布置并排列在运输容器例如卡车拖车或例如常规运输容器内，所述运输容器内设置有复数个容器100。板10优选配置成相互连接以有效地密封运输容器。在一种形式中，板10可以设置有成型于板内的磁性元件，以允许它们可移除地安装在容器内，从而如果需要则在安装期间提供额外的屏蔽。
[0194] 通过以这种方式使用板10，可以避免运输容器的污染。另外，可以减少或避免处理废物或接近容器的人员的暴露，使有毒材料的运输更安全。
[0195] 本文还提供了包封有毒材料的方法。在一种形式中，该方法包括将有毒材料插入上述类型的容器中的步骤。在另一种形式中，该方法包括以下步骤：使组合物成为熔融形式，所述组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪；将有毒材料与所述组合物组合以形成混合物；以及将所述混合物倒入上述类型的容器100中。在一种形式中，组合物是100％蜡，其允许有效地回收废物。在另一种形式中，组合物可以是100％聚烯烃。在其他形式中，组合物是蜡和聚烯烃的混合物，并且这样的组合物可以与上述基体材料一致。有利地，混合物和容器之间将发生粘附，进一步起到将废物安全地容纳在容器内的作用。
[0196] 在替代实施方案中，废物在放入容器之前可使用纸或塑料来装袋，或者以其他方式收集。
[0197] 在使用中，可压缩容器内的混合物以减少有毒材料的体积。在有毒材料混合的应用中，例如其中手套和容器等一次性物品可能混入有毒材料中的医院废物，可能需要这样。一旦填充到预定的水平，混合物可被另外量的熔融组合物覆盖以进一步密封容器并确保充分的包封。
[0198] 一旦被填充，该方法可以包括将盖施加到容器并密封容器的步骤。盖可与盖104一致或由上述类型的板10成型。
[0199] 在优选的形式中，将混合物在螺旋输送器中组合。对此，可以将组合物在熔化并引入螺旋输送器之前储存在料斗中。随后，可将有毒材料引入螺旋输送器以与熔融组合物结合。使用上述组合物，组合物的粘度低于先前的组合物，从而允许在螺旋输送器内以降低的能量和减小的螺旋输送器上的负荷进行混合。此外，组合物的较高粘度还导致废物的更好涂覆和包封，使得其被完全包围并包封在组合物内。
[0200] 本领域技术人员应理解，有毒材料可以采取多种形式，例如放射性/核废物、来自医院的医疗废物、来自发电、采矿或制造过程的废物。
[0202] 在PCT/AU2015/050382中描述的蒸气蒸馏过程可用于从受污染的来源(例如用于处置来自采矿操作的危险废物的尾矿坝)蒸发水。通过使用这样的蒸馏过程，可以与包含有毒材料/危险废物的浓缩污泥一起获得净化水。净化水可以返回到污染的水源以收集其他废物。此外，可以在二次采矿操作中开采浓缩废物以除去在将最终浓缩产品包封在容器100中以储存或运输到储存场所之前可能具有商业价值的痕量元素。
[0203] 来自压裂作业的废水也可以用这种方式处理以去除水中的化学品以用于收集并将净化水返回到受污染的水源。
[0204] 有利地，可降低污染的水源的环境影响，并且移除有毒/危险成分以在另一地点安全存储。
[0205] 与先前提出的有毒废物处置系统相比，本发明提供了许多优点。除了提供相对于先前系统更好的性能和更长的使用寿命外，存储可以更便宜、更高效地进行。而且，由于已经在本发明的不同实施方案中使用了经过用于有毒材料的适用性测试的已知材料，所以设想即将进行认可测试而不必重复广泛的材料测试。
[0206] 此外，由于基体材料的组成，它可以被熔化，使得可以提取并可能回收或再利用有毒材料。在一个实例中，可移除容器的上部和下部并且允许酸渗过经包封的材料以提取化学品。尽管这样的过程可能需要相当长的时间，但考虑到需要存储有毒废物的大量时间，其相对较短。酸的循环可以由太阳能驱动，从而不需要储存设施的电力。在这样的实施方案中，容器可以相对较大并具有与除了两个管道之外密封于环境的大房间相似的大小，该两个管道的一个用于将酸带入容器，其优选地通过淋浴器或喷水装置分布在废物上。酸会使所选择的金属发生反应或溶解，并通过重力将其移至废物堆中较低的位置。可以提供第二管道以除去液体以允许分离包含在液体内的金属，从而允许移除并再利用或回收放射性同位素，并且将液体酸返回到废物堆的顶部以再次分配。
[0207] 除了允许从废物中提取有用的材料之外，这种工艺还可以减小废物的尺寸，从而可以随着时间的推移将其合并成更小的容器以减少在现场存储所需的材料的体积。
[0208] 应该理解，所描述的板和容器可以成型为适合特定应用所需的任何尺寸或形状。图8A至8D示出了根据本发明的另一实施方案的另一个容器200。容器200为圆柱桶的形式并且包括下部或桶202以及上部或盖204。容器200被配置成直接替代目前用于包封有毒材料的常规钢桶，并且优选地被配置成用于处置或运输医疗废物。有利地，容器200不像钢桶那样容易腐蚀(内部和外部二者)，并且实际上可以处理任何废物。
[0209] 容器200包括加热元件230，加热元件230成型于盖204内并靠近待与鼓202连接的边缘设置。还可将类似的加热元件设置于鼓202的上部。在优选的形式中，加热构件230是导电电阻元件，其被配置成当施加电流时加热，从而加热材料以将桶202和盖204熔合在一起以便一旦填充就密封桶。在一种形式中，加热元件可以被配置成可在市电下操作，并且可以提供用于激活的简单电源线。
[0210] 图9示出了根据本发明的另一个实施方案的板300。板300还被配置成用于有毒材料包封系统并且由包含非可生物降解热塑性聚合物(例如聚烯烃)和蜡或脂肪的组合物形成。板300优选由HDPE或LDPE形成。根据前述实施方案，还可以提供内部加强结构(未示出)。板300还形成有设置在板300内的磁体350，以允许板容易地固定到金属壁，例如运输容器的金属壁。
[0211] 板300可以是中空体，其可以填充有悬浮在水、蜡或脂肪中的硼、石墨或碳以增加板的辐射屏蔽性能。如果需要，还可以提供另外的辐射屏蔽件。在使用之前，用盖封闭板300的中空体并密封以防止液体逸出。
[0212] 图10示出了容器400还被配置成用于毒性材料包封系统。容器400包含至少部分设置在基体材料414内的加强结构412。基体材料414是包含非可生物降解热塑性聚合物(例如聚烯烃)和蜡或脂肪的组合物。容器400还包括显示为成型于容器内的层的辐射屏蔽件418。辐射屏蔽件418为上述组合物(即包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡或脂肪的组合物)的另一个层的形式。屏蔽件418的厚度可根据应用来定制。
[0213] 在以下实施例中进一步说明本发明。这些实施例仅用于描述特定实施方案的目的，而不旨在限制上述说明。
[0214] 实施例1
[0215] 包封组合物的制备
[0216] 根据第一实施方案，包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡。如上所述，以组合物的总体积计，聚合物以约0.5％至约30％的量存在于组合物中；以总体积计，蜡以约10％至约99.5％的量存在。为了确定包含在组合物中的这些组分的最佳量，就减少废物从组合物中浸出而言，可以根据标准方法制备和测试各种制剂。表1中提供了代表性制剂。
[0217] 表1
[0218]制剂 聚合物(重量％) 蜡(重量％)
1 0.5 99.5
2 5 95
3 10 90
4 15 85
5 20 80
6 25 75
7 30 70
1 0.5 99.5
2 5 95
3 10 90
4 15 85
5 20 80
6 25 75
7 30 70
[0219] 在第一实施方案的变型中，包封组合物还包含无水抗浸出剂。如上所述，以组合物的总体积计，试剂可以以约5％至约60％的量存在于组合物中。在这方面，就减少废物从组合物中浸出而言，表2中提供的制剂可以在确定包含在组合物中的组分的最佳量时制备。
[0220] 表2
[0221]制剂 聚合物(重量％) 蜡(重量％) 试剂(重量％)
1 0.5 94.5 5
2 5 85 10
3 10 75 15
4 15 65 20
5 20 55 25
6 25 45 30
7 30 35 35
8 5 35 60
1 0.5 94.5 5
2 5 85 10
3 10 75 15
4 15 65 20
5 20 55 25
6 25 45 30
7 30 35 35
8 5 35 60
[0222] 根据第二实施方案，包封组合物包含可生物降解热塑性聚合物；蜡；和废物，包括放射性和/或危险废物。在一些实施方案中，废物为干燥或近干燥形式，在这种情况下，以组合物的重量计，废物可以以约10重量％至约85重量％的量存在于组合物中。在这方面，就最小化废物从组合物中浸出同时最大化包封的废物的量而言，可以在确定包含在组合物中的组分的最佳量时制备表3中提供的制剂。
[0223] 表3
[0224]制剂 聚合物(重量％) 蜡(重量％) 废物(重量％)
1 10 80 10
2 5 55 40
3 10 50 40
4 5 45 50
5 10 40 50
6 15 35 50
7 5 35 60
8 10 30 60
9 5 25 70
10 5 10 85
1 10 80 10
2 5 55 40
3 10 50 40
4 5 45 50
5 10 40 50
6 15 35 50
7 5 35 60
8 10 30 60
9 5 25 70
10 5 10 85
[0225] 在第二实施方案的变型中，包封组合物还包含无水抗浸出剂。因此，就最小化废物从组合物中浸出同时最大化包封的废物的量而言，可以在确定包含在组合物中的最佳组分量时制备表4中提供的制剂。
[0226] 表4
[0227]制剂 聚合物(重量％) 蜡(重量％) 试剂(重量％) 废物(重量％)
1 25 60 5 10
2 10 40 10 40
3 20 30 10 40
4 5 35 10 50
5 10 35 5 50
6 10 30 10 50
7 5 30 5 60
8 10 25 5 60
9 5 20 5 70
10 5 10 5 80
1 25 60 5 10
2 10 40 10 40
3 20 30 10 40
4 5 35 10 50
5 10 35 5 50
6 10 30 10 50
7 5 30 5 60
8 10 25 5 60
9 5 20 5 70
10 5 10 5 80
[0228] 实施例2
[0229] 包封组合物的性能测试
[0230] 将污染物包封在废物中是可用于隔离和抑制废物浸出到环境中的许多屏障中的第一种。因此，在长时间和各种环境条件下，这样的经包封的废物的耐久性对于确保经包封的废物中的污染物保持隔离和抑制起着重要作用。因此，重要的是测试包封组合物以确保它们在结构上稳定并且因此随着时间的推移充分保持包封在其中的废物。在这方面，适当的测试将涉及应用尽可能准确反映废物的处置、存储和容置的预期条件的短期调节和特性评估。以下测试可以应用于由组合物包封的废物。这些测试是由相关监管机构例如美国测试和材料协会(ASTM)国际组织、国际标准化组织(ISO)和环境保护局/局(EPA)认可的标准化技术。
[0231] 易燃性测试
[0232] 可以根据许多测试模式对所述包封组合物(其中包封有废物)进行易燃性评估。这些包括但不限于以下内容。
[0233] 锥形量热仪(ISO 5660/ASTM E-1354)——这项测试是全面的，它提供了关于在很宽的加热器和点火条件下评估下样品材料的大部分基本燃烧特性的数据(例如，易点火、放热速率、样品燃烧时的重量、样品燃烧时的温度、重量损失速率、烟雾释放速率和烟雾产量)。由于可以从这个测试获得大量的数据，可以建立样本材料的燃烧模型，因此能够估计火灾对周围区域和居住者的潜在影响。
[0234] 点火测试(ISO 871-1996/ASTM D-1929)——该测试用于测量和描述受控条件下评估样品材料对热和火焰的响应。然而，该测试本身并未包含在实际火灾条件下对材料进行火灾或火灾风险评估所需的所有因素。
[0235] 辐射板测试(ASTM E-162)——该测试测量并比较了暴露于规定水平的辐射热能下的评估样品材料的表面易燃性。它旨在用于测量样品材料暴露在火中时的表面易燃性。
[0236] 极限氧指数(LOI)(ISO 4589-2/ASTM 0-2863)——在本试验中，将一个评估的样品材料垂直悬挂在封闭室内(通常为玻璃或透明塑料外壳)。该室配备有氧气和氮气入口，以便可以控制室内的气氛。将样品材料从底部点燃，调整气氛以确定维持燃烧的氧的最小量。以氧/氮气氛的百分比表示的该最小氧含量被称为氧指数。较高的数字与易燃性降低有关。
[0237] 压缩强度测试
[0238] 压缩测试将提供关于在接近进行测试的条件下使用时评估的样品材料的压缩性能的信息。压缩性能包括弹性模量、屈服应力、超出屈服点的变形和压缩强度(除非样品材料仅变平但不断裂)。具有低延展性的样品材料可能不会显示屈服点。在样品材料由于破裂断裂而压缩失败的情况下，压缩强度具有非常确定的值。在样品材料不会由于破碎断裂而压缩失败的情况下，压缩强度是任意的，取决于被认为表示样品材料完全失效的变形程度。代表性测试包括ASTM Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics-ASTM 0695(技术上等同于ISO 604)。
[0239] 可浸出性测试
[0240] 这些测试被设计成分析包封组合物可以保留或减少经包封的废物中存在的标记污染物的组合物泄漏或浸出的有效性。标记污染物可以被人为地装载到废物中以用于测量目的。这种标记污染物通常包括多种金属，例如铅、银、镍、汞、铬、砷、镉、铍和钡。
[0241] 所采用的最常见的浸出性测试是美国EPA提供的Toxicity Characteristics Leaching Procedure(TCLP)(方法1311)。在TCLP程序中，将样品材料浸出到两种缓冲溶液中的一种中。第一缓冲溶液(pH 4.93)用于中性至酸性物质，而第二缓冲溶液(pH 2.88)用于碱性废物。将浸出液混合物密封在萃取容器中并翻滚18小时以模拟在地下的长久浸出时间。然后过滤，使得只有溶液(不是样品)保留下来，然后通过例如电感耦合等离子体光谱分析。
[0242] TCLP的替代品是可用的。这些替代品包括ASTM 03987-85 Shake Extraction of Solid Waste with Wate和Standards Australia Bottle Leaching Procedure(AS 4439-1997)。ASTM 03987-85程序通过在去离子水中进行浸出提供了酸性TCLP条件和原位条件之间的中间点。AS 4439-1997程序与TCLP的不同之处主要在于两个方面——(1)AS 4439的最大样品粒径为2.4mm，而TCLP则为9.5mm；(2)除标准TCLP缓冲液外，AS 4439允许根据具体应用使用三种替代缓冲液，即(i)reagant水(适用于废物未受干扰并留在现场)；(ii)四硼酸盐pH 9.2(用于酸性挥发性目标分析物)；和(iii)当地的水(当预计暴露于当地、地表水或海水时)。
[0243] 如本领域技术人员将理解的，可以采用其他严格的测试方案来测试包封组合物保持包封在其中的废物的有效性。这些包括坠落或掉落测试，或更极端的“大猩猩(gorilla)”或“折磨(torture)”测试。
[0244] 实施例3
[0245] 包封和容置系统的性能测试
[0246] 根据第四实施方案，提供了一种用于包封和容置放射性和/或危险废物的系统。在一个实施方案中，所述系统包括：(i)用于包封放射性和/或危险废物的包封组合物，所述包封组合物包含非可生物降解热塑性聚合物和蜡；和(ii)用于接纳包封组合物的容器。
[0247] 尽管实施例2中提到的测试评估了包封组合物保持包封在其中的废物的有效性，但可以使用容器在压力或受迫(duress)下维持包封废物的容置能力的测试。关于放射性废物，也可以采用测试来确定通过容器发射的放射性水平。按照国际原子能机构和环境保护局/署(EPA)等多个监管机构的要求，根据相关国家和国际标准在司法管辖范围内进行此类测试。这些测试将包括坠落或掉落测试，或更为极端的“大猩猩”或“折磨”测试。
[0248] 应该注意的是，在表达值的范围的情况下，将清楚地理解，该范围包括该范围的上限和下限以及在这些限制之间的所有值。此外，在说明书中使用的术语“约”意指大约或接近，并且在本文阐述的数值或范围的上下文中意指涵盖记载或要求的数值或范围的+/-10％或更小、+/-5％或更小、+/-1％或更小、或者+/-0.1％或更小的变化。
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