放射性废物冷坩埚玻璃固化技术发展分析

刘丽君，张生栋

（中国原子能科学研究院 放射化学研究所，北京 102413）

放射性废物冷坩埚玻璃固化技术发展分析

刘丽君，张生栋＊

（中国原子能科学研究院 放射化学研究所，北京 102413）

冷坩埚技术作为第四代玻璃固化工艺，已成为最有应用前景的玻璃固化技术。本文阐述了冷坩埚技术的原理及应用特点，概述了国际冷坩埚玻璃固化技术研发现状，并对其涉及的关键技术进行了分析，在此基础上提出了我国发展冷坩埚技术的设想。

冷坩埚感应熔炉；放射性废物；玻璃固化

在核能利用过程中，不可避免地会产生大量的放射性废物。这些放射性废物必须进行妥善处理处置，以使其对环境造成的影响减小到最低程度。其中，高放废液由于具有放射性水平高、成分复杂（含有很多生物毒性大、半衰期长的核素）、发热率高、酸性强、腐蚀性大等特点，其处理处置备受关注［1］。国际上对高放废液的处理方法研究较多，可概括为两类：一是直接固化处理后深地质处置；二是先通过化学分离将高放废液中的次锕系元素和长寿命裂变产物分离出来，然后将其嬗变成短寿命核素后再进行地质处置。目前直接固化处理后深地质处置是相对成熟及具应用前景的技术。固化技术经过几十年的研究现已可制备多种形式的固化体，如煅烧物、玻璃体、陶瓷体（包括人造岩石）、玻璃陶瓷体等，固化技术中，玻璃固化技术是核工业中固化高放废物的成熟技术［2］。

几十年来，法国、美国、德国、俄罗斯、日本、印度、中国等针对放射性废物的玻璃固化材质、玻璃固化工艺和设备开展了大量研究［2］。迄今为止，高放废液玻璃固化工艺已发展了四代：感应加热金属熔炉一步法罐式工艺（罐式法）、回转煅烧炉＋感应加热金属熔炉工艺（两步法）、焦耳加热陶瓷熔炉工艺（电熔炉法）、冷坩埚感应熔炉（CCIM）工艺（冷坩埚法）。其中罐式法是一种工业化时间最早的批式固化技术，其熔炉寿命短、处理量低，目前已基本淘汰；两步法和电熔炉法是当前应用最多、相对成熟的玻璃固化技术，但两者存在以下不足：1）加热熔体的温度受限，一般熔炉运行温度控制在1 150℃或更低；2）高温熔体对设备腐蚀严重，对电熔炉来说，由于高温熔体对熔炉及电极的腐蚀，每5年左右就需更换1次，而金属熔炉则需每年更换1次。为解决上述缺点，20世纪80年代中期研发了冷坩埚玻璃固化技术。法国、俄罗斯、美国、韩国等均对其进行了多年研究，其中俄罗斯和法国率先实现了该技术在处理放射性废液方面的工程应用。目前冷坩埚技术已成为最有应用前景的玻璃固化技术。

本文在阐述冷坩埚技术的原理及应用特点的基础上，综述国际发展现状，提出冷坩埚技术发展的关键问题及我国自主研发冷坩埚技术的设想。

1 冷坩埚玻璃固化技术的原理及特点

冷坩埚技术是一种从工业高温冶金行业移植过来的玻璃熔制技术，它是利用电源产生高频（105～106Hz）电流，再通过感应线圈转换成电磁流透入待加热物料内部形成涡流产生热量，实现待处理物料的直接加热熔融［3－4］，其加热原理如图1所示。冷坩埚主要由高频感应电源、冷坩埚炉体和其他辅助装置组成，其中冷坩埚炉体是由通冷却水的金属弧形块或管组成的容器（容器形状主要有圆形或椭圆形），工作时金属管内连续通冷却水，坩埚内熔融物的温度可高达2 000℃以上，但坩埚壁仍保持较低温度（一般小于200℃），使其在运行过程中炉体近套管低温度区域形成一层2～3cm厚的固态玻璃壳（冷壁），因此称为“冷”坩埚。冷坩埚不需耐火材料，不用电极加热，由于熔融的玻璃包容在冷壁之内，大幅减少了对熔炉的腐蚀作用，使冷坩埚的使用寿命可大于20年。

图1 冷坩埚感应熔炉加热原理Fig.1 Fundamental diagram of CCIM

目前国际上所建立的冷坩埚玻璃固化工艺根据进料方式的不同分为一步法和两步法。一步法是指待处理废物和玻璃基料直接加入冷坩埚内进行处理，无需做任何预先处理。两步法指的是待处理废物先经过预处理（如蒸发或煅烧），由液态转化为泥浆或固体粉末状态再加入冷坩埚内与玻璃基料一起熔融成玻璃。目前法国和俄罗斯工程应用的冷坩埚均为两步法，韩国和美国研究的为一步法。一步法设备相对简单，适宜处理固体或含水量较低的废物；而两步法适宜处理含水量较高的废液，其特点是待处理废物先通过预处理，可大幅减轻冷坩埚对废液蒸发、干燥、煅烧的压力，弥补冷坩埚能耗高的缺点，提高其处理效率和生产能力。表1［5－6］对一步法和两步法冷坩埚处理废液能力进行了比较，并将其与电熔炉进行了对比。由表1可见，无论一步法还是两步法，冷坩埚的单位面积玻璃产率均高于电熔炉的。

表1 电熔炉和冷坩埚玻璃固化处理参数［5－6］Table 1 Physical and process parameters for LFCM and CCIM［5－6］

冷坩埚既具有普通感应加热金属熔炉（热坩埚）的特点，又具有自身的优势［3］：

1）熔制温度高，可达1 600～3 000℃，远大于热坩埚和电熔炉所能承受的温度。

2）熔融玻璃不直接与金属接触，腐蚀性小，维修少，炉体寿命长。

3）可处理废物范围广，尤其适用于腐蚀性较高的废液和熔制温度较高的废液。

4）退役废物量少。

冷坩埚技术在应用过程中的主要不足在于能耗较高（约10%能量消耗在感应线圈上，约20%能量消耗在冷坩埚上），普通熔炉熔制玻璃耗能1kW·h／kg玻璃，冷坩埚熔炉熔制玻璃耗能1.5kW·h／kg玻璃。

2 国外冷坩埚玻璃固化技术研究发展概况分析

冷坩埚玻璃固化技术从20世纪80年代研发至今，对各类高、中低放废物，包括可燃和不可燃废物，固体和液体废物等处理的适应性进行了研究和台架验证，研究结果表明，冷坩埚玻璃固化技术适用范围非常广，适合各种高、中低放废液及有机废物的处理。目前俄罗斯、法国、韩国均已实现了工程应用，其他国家正处于计划实施中。

2.1 法国

1）总体发展概况

法国是世界上冷坩埚玻璃固化技术研究较早的国家之一，从20世纪80年代开始冷坩埚玻璃固化技术的研发，已实现了从简单原理装置到工程化的应用［7－10］。表2列出了法国冷坩埚技术的主要发展历程、特点和应用，图2为代表性装置。

表2 法国冷坩埚技术的主要发展历程［7－10］Table 2 Development history of CCIM technology in France［7－10］

图2 法国研发过程中有代表性的冷坩埚装置Fig.2 Representative CCIM developed in France

2）技术发展分析

法国冷坩埚技术从研发到实现工程应用，所进行的研究主要集中在冷坩埚的规模、处理对象的适用性、性能改进等方面，主要结果如下：

（1）法国所开发的冷坩埚炉体形状为圆柱形，针对不同的处理对象及处理能力需求，冷坩埚直径最小300mm，最大可达1 100mm。尽管试验了不同尺寸冷坩埚处理废物的可行性，但最终R7工程应用所用冷坩埚的直径为650mm。

（2）针对固体可燃废物、退役废液、模拟高放废液、模拟高放泥浆等不同的处理对象，进行了工程验证。验证结果均表明冷坩埚适合处理这些废物。

（3）在冷坩埚性能方面不断进行优化和改进，主要包括：①为保证玻璃料的热力学和化学均匀性，冷坩埚增加了冷却搅拌装置，并通过水力学台架试验，优化了搅拌桨桨叶的轮廓和旋转速率，搅拌桨设计为可伸缩式；②出料系统设计为两个水冷闸板阀控制，上层闸板阀对产品玻璃出料速率进行控制，下层闸板阀是上层闸板阀的备品，确保出料的安全；③在研究过程中不断优化感应线圈的高度和尺寸，使冷坩埚能量损失率降低了30%。

（4）冷坩埚在处理放射性废物时，既可液体进料，也可固体进料。在处理液体废物时，采用先煅烧再固化的方法处理能力更高。法国在开发过程中着重于旋转煅烧炉＋冷坩埚的两步法技术。目前两步法的冷坩埚技术成熟度可达9级（冷坩埚技术的成熟度分级情况如图3所示），而采用液体直接进料或更大尺寸的冷坩埚，技术成熟度较低，为4～6级。

3）工业应用现状

法国在2005年开始启动了一项“冷坩埚2010玻璃固化项目”，计划利用5年的时间，将冷坩埚技术应用在R7玻璃固化线上，替代现有的一条热坩埚金属熔炉。冷坩埚固化线为两步法，与原有热坩埚固化线使用同一个煅烧炉。2009年开始拆除旧的热坩埚，共用了10个月的时间完成了“拆旧换新”的工作。2010年4月，开始启动冷坩埚玻璃固化生产。

2010—2011年，法国在R7冷坩埚固化线上对UP2-400后处理厂产生的退役废液进行了处理。退役废液不同于一般的中低放废液，在退役过程中，有时为了达到很好的去污效果，需加入一些非常规去污剂（如F－），这些物质的腐蚀性极强，用法国现有的热金属熔炉难以直接进行处理，必须先用其他废液稀释后再进行处理，这就造成玻璃固化体对废液的包容量降低。为解决退役废液的腐蚀及包容率低的问题，阿格厂决定采用冷坩埚来处理这些退役废液。目前这些废液已处理完毕，共生产了200桶玻璃固化体。

在退役废液处理结束后，法国已确定从2013年10月开始利用冷坩埚技术处理气冷堆中U-Mo-Sn-Al乏燃料元件后处理产生的U-Mo废液，计划4～5年将其全部处理完。这将成为冷坩埚处理高放废液的最早工程应用。

2.2 俄罗斯

1）总体发展概况

俄罗斯从20世纪80年代中期开始冷坩埚玻璃固化技术研究，至今已有近30年的发展历史［1113］。主要的研发内容和里程碑式的节点如下：（1）80年代中期，开始冷坩埚玻璃固化技术研究，设计建造了各种尺寸和几何形状的冷坩埚以及相应的试验设施；（2）1990年，开始在莫斯科建造冷坩埚玻璃固化工厂，1997年建成；（3）1998年，冷坩埚玻璃固化工厂进行非放试验；（4）1999年，冷坩埚玻璃固化工厂开始运行，用于固化中低放废物；（5）2003年，提出井式炉-冷坩埚技术联合系统，用于处理放射性固体废物和混合废物。

2）技术发展分析

俄罗斯的冷坩埚玻璃固化技术从研发到工程应用时间较短，所进行的研发也主要集中在冷坩埚的形状、尺寸、处理对象、性能优化等方面。主要结果如下：

图3 法国各种规模及不同进料方式的冷坩埚技术成熟度Fig.3 Technical maturity of CCIM with different scales and feeding manners in France

（1）俄罗斯开发的冷坩埚从形状和结构上分类主要有两种形式［12－13］，一种冷坩埚横截面为椭圆形，结构与俄罗斯焦耳炉类似，分为熔制和均化（出料）两个区，通过结构上的设计有效防止进料物质进入到出料区，这种类型的冷坩埚适合液体进料。第二种类型的冷坩埚横截面为圆形或椭圆形，安装有卸料单元，可连续进料。现在玻璃固化工厂采用的是第二种冷坩埚设计。

（2）冷坩埚的尺寸从实验室规模到中试再到1∶1工程台架是逐步放大的。最初的实验室规模冷坩埚容量仅为1～3L，在玻璃固化工厂中应用的冷坩埚尺寸则为590mm×300mm× 655mm。

（3）处理放射性液体废物时需进行预处理。无论是中低放废液还是模拟高放废液的处理，均不是采用液体直接进料，而是在进入冷坩埚前进行煅烧或蒸发处理。如正在运行的冷坩埚玻璃固化工厂中，在废液进入冷坩埚前，先使用旋转薄膜蒸发器进行废液的浓缩，而VNIINM所建立的实验室规模冷坩埚则配备了旋转煅烧炉。

（4）尽管冷坩埚技术已实现工业化，仍在不断地优化、改进，如：为能实现高黏度玻璃的熔制增加了搅拌系统；为能有效处理固体放射性废物和混合废物，并提高冷坩埚的处理能力，将井式炉与冷坩埚感应熔炉技术结合起来，在穿过井式炉过程中实现物料的加热、干燥、分解等。图4为俄罗斯开发研究的冷坩埚。

3）工业应用情况

俄罗斯是冷坩埚玻璃固化技术工程应用最早的国家。早在1997年俄罗斯就在莫斯科拉同联合体建成了一个冷坩埚处理中放废液的玻璃固化厂，1999年初开始固化中放废液。中放废液先在旋转薄膜蒸发器中进行浓缩，盐含量可浓缩至约1 000kg／m3，然后与玻璃基料一起混合形成泥浆形式，泥浆含水率为20%～25%，泥浆在蠕动泵作用下进入到冷坩埚内进行熔制。处理温度为1 150～1 200℃，废物包容量为30%～35%。此固化厂共有3条冷坩埚生产线，每条生产线生产能力可达25～30kg／h［12］。

对于冷坩埚技术处理高放废液，俄罗斯已在建于马雅克核设施内的两步法冷坩埚台架上进行了可行性验证试验研究［11］。模拟高放废液预处理利用了逆流蒸发器，采用磷酸盐玻璃固化模拟高放废液，熔制温度为1 200℃，玻璃生产能力可达18kg／h。

2.3 韩国

图4 俄罗斯研发过程中有代表性的冷坩埚Fig.4 Several representative CCIMs developed in Russia

韩国核环境技术研究所（NETEC）在20世纪90年代初就考虑利用固化技术来处理中低放废物。法国与韩国从1997年开始实施了一项国际合作项目，以开发对韩国核电厂废物进行固化处理的冷坩埚工业应用技术。1999年10月在NETEC设计和建造了一座中试厂，用于各种核电站废物处理的研究［14］。利用冷坩埚对模拟可燃干放射性废物（DAW）、废离子交换树脂、硼浓缩物进行了玻璃固化试验。结果表明，对于所有废物均能产生稳定的玻璃固化体，排气管中被控气体远低于环保规定限值，并获得了很高的废物减容比（表3）。在中试厂冷台架成功运行的基础上，2002年6月，NETEC决定在蔚珍建设一座商业规模的固化厂——蔚珍固化厂［15］。法国通用新技术公司（SGN）与现代工程公司（HEC，现代集团的子公司）从2003年12月起参与了蔚珍固化厂的建设项目。该厂的基本设计和详细设计于2005年4月完成［16］。

表3 模拟核电站废物玻璃固化体的减容比Table 3 Volume reduction factor（VRF）of vitrificating simulated radioactive waste from Korean nuclear power plant

2.4 美国

近期，美国已将冷坩埚技术作为下一代放射性废物玻璃固化工厂备选技术之一［17］。为评价该技术对本国废物处理的适用性，美国与俄罗斯、法国、韩国等都进行过合作，利用这些国家的冷坩埚装置对本国的放射性废液／泥浆等进行了验证试验［18－20］，结果表明，此技术能满足美国放射性废物处理的要求。

在评价冷坩埚技术的经济性、安全性方面，美国也发现仅通过与国外合作是不够的，还需自主建造冷坩埚。因此，爱达荷国家实验室（INEEL）与俄罗斯合作，建立了一套冷坩埚实验样机。该冷坩埚炉体内径为267mm，既可液体进料，也可固体进料［21］。在此样机的基础上，拟设计建造下一代冷坩埚系统［22］。

2.5 印度

印度在巴巴原子研究中心完成了直径200mm、配有底部出料的冷坩埚设计与测试，并自主设计研发了工程规模冷坩埚台架，冷坩埚内径为500mm、玻璃熔融量为65L。印度所开发的冷坩埚出料方式与法国和俄罗斯等的有所不同，为水冷提塞式出料，熔池内的玻璃液位到达指定高度后，将水冷提塞提起，即可实现出料。Sugilal等［23］在此台架上进行了玻璃熔制过程的电学、热学等测试，测试过程中为基础玻璃珠进料。

3 冷坩埚玻璃固化过程中的关键技术分析

冷坩埚玻璃固化与电熔炉和热金属熔炉的加热原理不同，因此其涉及的关键技术与其他熔炉技术有所区别。从国外冷坩埚的技术发展历程可得出冷坩埚玻璃固化技术需重点关注如下几个关键技术和问题。

1）进料

冷坩埚既可液体进料，也可固体进料，两种进料方式在技术上均是可行的。但考虑到冷坩埚的电能利用率较低，在处理放射性废液时，如果将废液直接加入冷坩埚进行处理将大幅降低处理能力。因此，国际上一般采用两步法对其进行处理，将放射性废液先进行煅烧或蒸发，将其转变为固体或泥浆形式再进料。

2）搅拌

冷坩埚熔炉体积小，玻璃物料在其内停留时间较短，如何实现玻璃的澄清、均化，确保玻璃固化体的质量至关重要。对于直径较大的冷坩埚，一般需对其进行搅拌和／或鼓泡处理。如法国和俄罗斯均采用机械搅拌措施，韩国中试厂的冷坩埚在底部配备了12根鼓泡管。在高温、高频条件下，所使用搅拌桨的材质和设计是一个难点。

3）出料

熔制过程中出料量的控制非常重要。为避免出料过多、玻璃从产品容器内溢出的风险，需采取一定的保证措施：一是出料系统设计安全、严格受控；二是出量料的实时监测。目前玻璃熔炉的出料控制方式主要有两种：冻融阀和闸板阀。由于冷坩埚底部与侧壁同样存在“冷壁”，因此无论哪一种出料方式，其设计与控制均与常规的热熔炉出料不同。对于出料量的监测方法主要有：实际测量浇注在容器内的玻璃质量和测定冷坩埚体内的玻璃液位。

4）重金属沉积

铂族金属在1 100～1 200℃的硼硅酸盐玻璃中无法与氧配位，并且由于密度大而逐渐沉降在熔池底部。玻璃熔制过程中发生的重金属沉积将导致玻璃熔体导电性能和黏度发生变化，影响熔炉的正常运行和玻璃的浇注，无论哪种熔炉都需关注该问题。

要解决重金属沉积可采取如下几项措施：（1）熔制过程中进行搅拌或鼓泡，减少重金属的沉积；（2）采用熔炉底部出料，与溢流出料相比，底部出料更有利于将沉积的重金属从底部排出；（3）限制熔体在熔炉内的停留时间，重金属的沉积需要一定时间，应尽可能在发生沉积前将熔体从熔炉内卸出。对于冷坩埚，熔炉体积小，熔体在熔炉内停留时间短。以法国R7上的冷坩埚为例，熔体在冷坩埚内停留约十多小时，远低于电熔炉中熔体的停留时间（以我国冷台架为例，约为50h），且在过程中有机械搅拌和／或空气鼓泡，限制了重金属的沉积。因此，冷坩埚技术相对于电熔炉来说不易发生重金属沉积。

5）冷却系统

冷坩埚运行过程中冷坩埚埚体、高频电源、感应线圈等均需冷却，且每部分的冷却水温度控制均不同。一旦冷却系统失灵，高频电源会因过热元件损坏，冷坩埚内的冷壁也会熔化，造成熔体泄漏的危险。因此冷却系统的控制至关重要，一般为保证安全，冷却需有备用、应急措施。

6）尾气处理

由于冷坩埚的处理温度较通常电熔炉和热金属熔炉高，因此挥发的核素相对较多。如何在过程中进行核素挥发控制是简化尾气处理系统的重要问题之一。一般可采取两种措施进行核素挥发控制：一是在熔制过程中控制熔体表面存在一定的冷帽，冷帽大小可由进料速率和电源加热功率来控制，一般为尽可能减少核素挥发，冷帽控制在60%～85%；二是在尾气处理系统中增设除尘单元，可以是湿法除尘，也可以是干法除尘，截留下大部分颗粒，然后再定期返回冷坩埚内进行处理。

4 冷坩埚玻璃固化技术国内研发现状及设想

中国原子能科学研究院（简称原子能院）从“九五”期间开始跟踪冷坩埚玻璃固化技术，2006年开始开展冷坩埚玻璃固化技术研究，目前已建立起我国第一套冷坩埚实验室原理实验装置，主要包括冷坩埚埚体、高频电源、进料系统、出料系统、尾气系统、冷却系统、控制系统等。研制的冷坩埚炉体直径300mm、高频电源功率100kW、频率300～700kHz。当前研究所采用的进料方式为化学试剂直接进料。

通过研究，成功研制了高频大功率感应加热电源，填补了国内用于玻璃固化的工业规模高频感应加热电源的空白。确定了冷坩埚的主体结构，实现了与高频电源感应系统的高效耦合。建立了简单、稳定、高效的冷坩埚玻璃固化“启动”工艺，保证了冷坩埚玻璃固化装置的成功运行。并初步开展了模拟玻璃固化体的连续运行工艺研究，成功进行了冷坩埚启动、扩熔、周期熔融，获得了一批冷坩埚玻璃固化工艺参数。

在原理实验装置的基础上，今后将逐步开展冷坩埚玻璃固化关键技术研究、工程试验冷台架研究及工程化应用研究。通过几个阶段的研究，解决冷坩埚玻璃固化过程中涉及的搅拌系统、卸料系统、自动控制、高放废液预处理技术、远距离维修、辐射防护等关键技术，为该技术的工程应用提供技术支持和保证。

预计在2025年左右我国能建成2～3个冷坩埚玻璃固化工业规模台架，作为今后科研平台，如配方研发和验证、疑难废物处理等。同时冷坩埚技术具备可实现工业化的条件，应用于我国的后处理厂中。

［1］ 姜圣阶.核燃料后处理工学［M］.北京：原子能出版社，1995.

［2］ 罗上庚.放射性废物处理与处置［M］.北京：中国环境科学出版社，2006.

［3］ ELLIOTT M L.Letter report：Cold crucible melter assessment，DE-AC06-76RLO 1830［R］.US：The U.S.Department of Energy，1996.

［4］ 姜氏林，赵长汉.感应加热原理及应用［M］.天津：天津科技翻译出版公司，1993.

［5］ TRONCHE E，LACOMBE J，LEDOUX A，et al.Vitrification in a cold crucible melter of HLLW surrogate solution containing sulfates：Demonstration of a continuous process at semi-industrial scale［C］∥Proceedings of Global 2009，Paris，France：［s.n.］，2009.

［6］ DO-QUANG R，PETITJEAN V，HOLLEBECQUE F，et al.Vitrification of HLW produced by uranium／molybdenum fuel reprocessing in COGEMA’s cold crucible melter［C］∥WM’03 Conference.US：AZ，2003.

［7］ DO-QUANG R，JENSEN A.Integrated pilot plant for a large cold crucible induction melter［C］∥WM’02Conference，US：AZ，2002.

［8］ DO-QUANG R，PLUCHE E.Review of the French vitrification program［C］∥Science and Technology in Addressing Environmental Issues in the Ceramic Industry／Ceramic Science and Technology for the Nuclear Industry Symposia.US：［s.n.］，2003.

［9］ FLORENTA L.An innovation hybrid process involving plasma in a cold crucible melter devoted to the future intermediate level waste treatment：The SHIVA technology［J］.Science and technology，2010，73：148-157.

［10］高振，吉头杰，宋玉乾，等.高放废液玻璃固化技术工程应用概述［C］∥放射性三废处理、处置学术交流会论文集.北京：中国核学会核化工分会，2013.

［11］SMELOVA T V，KRYLOVA N V，SHESTOPEROV I N，et al.High level liquid waste solidification using a“cold”crucible induction melter［C］∥WM’00Conference.US：AZ，2000.

［12］SOBOLEV I A，DMITRIEV S A，LIFANOV F A，et al.A history of vitrification process development at sia radon including cold crucible melters［C］∥WM’04Conference.US：AZ，2004.

［13］KOBELEV A P，STEFANOVSKY S V，LEBEDEV V V.Full-scale cold crucible test on vitrification of Savannah River Site SB4HLW Surrogate，DE-AC09-08SR22470［R］.US：The U.S.Department of Energy，2008.

［14］KWANSIK C，CHEON-WOO K，JONG K P，et al.Pilot-scale tests to vitrify Korean low-level wastes［C］∥WM’02Conference.US：AZ，2002.

［15］SONG M J.韩国放射性废物玻璃固化方案［J］.放射性废物管理和核设施退役，2003（4）：27-33.

［16］法国与韩国联合开发玻璃固化厂［J］.伍浩松，译.国外核新闻，2006（1）：27-29.

［17］RAMSEY W G，GRAY M F，CALMUS R B，et al.Next generation melter（s）for vitrification of hanford waste：Status and direction［R］.US：The U.S.Department of Energy Assistant Secretary for Environmental Management，2011.

［18］SMITH M E，BARNES A B，CHOI A S，et al.NETEC cold crucible induction melter demonstration for SRNL with simulated sludge batch 4 DWPF waste［C］∥MS and T 2008Conference and Exhibition.［S.l.］：［s.n.］，2008.

［19］NICAISE E，VEYER C，GOETGHEBEUR S.Hanford high level waste processing in a cold crucible melter：Test results obtained in the framework of the TWRS-P contract［C］∥WM’99Conference.US：AZ，1999.

［20］NICK S，SHARNA R.Melting Hanford LAW into iron-phosphate glass in a CCIM，INL／EXT-11-23251［R］.［S.l.］：［s.n.］，2011.

［21］GOMBERT D，RICHARDSON J G，ROACH J A，et al.Cold crucible induction melter prototype at the Idaho National Engineering and Environmental Laboratory［C］∥WM’04Conference.US：AZ，2004.

［22］DAY D，ALOY A，RICHARDSON J.et al.Cold-crucible design parameters for next generation HLW melters［C］∥WM’02Conference.US：AZ，2002.

［23］SUGILAL G.Experimental study of natural convection in a glass pool inside a cold crucible induction melter［J］.International Journal of Thermal Sciences，2008，47：918-925.

Analysis of Technical Development of Vitrificating Radioactive Waste in Cold Crucible Induction Melter

LIU Li-jun，ZHANG Sheng-dong＊
（China Institute of Atomic Energy，P.O.Box275-93，Beijing102413，China）

Cold crucible induction melter（CCIM）technology，as the fourth generation vitrification technology，is the most promising application technology.In this paper，the principal，application characteristics and the research and development status of this technology were reviewed.Several key technics and problems about CCIM technology were analyzed.On that basis，some suggestions on developing CCIM technology in China were proposed.

cold crucible induction melter；radioactive waste；vitrification

TL941.113

：A

：1000-6931（2015）04-0589-08

10.7538／yzk.2015.49.04.0589

2013-12-23；

2014-03-17

刘丽君（1979—），女，河北唐山人，副研究员，博士，核燃料循环与材料专业

＊通信作者：张生栋，E-mail：zhangsd＠ciae.ac.cn