放射性废树脂是核电厂运行、核燃料循环、放射性废液处理及核设施的去污和退役过程中产生的使用一定期限失去效用的废物,其处理方法有水泥固化、玻璃固化、压实法和氧化分解法等。目前,我国以水泥固化法最为常用,但水泥固化法存在固化体增容比大、遇水强度下降(甚至遇水溶胀导致固化体开裂失效)等问题。本文针对上述问题,对放射性废树脂的固化配方及固化工艺进行了优化研究,为放射性废树脂水泥固化的工程应用提供了数据支持。以固化体强度、抗浸泡性、水化热及浸出率为考量指标,研究了硅灰、粉煤灰、沸石等掺和料对固化体性能的影响。结果表明:在单一变量的条件下,硅灰和粉煤灰掺量的提高均会导致固化体强度先升高后降低,而随沸石掺量的提高固化体强度迅速降低。粉煤灰的掺加可以有效降低固化体的水化热,少量的沸石则可以大大降低固化体中Cs+的浸出率。根据正交实验结果得出的优化配方为水泥:硅灰:粉煤灰:沸石=80:5:10:5(质量比),在此优化配方下,固化体的28d强度为19.41MPa,浸泡后强度损失9.45%,冻融后强度损失7.5%,湿树脂体积包容量约为30%。当湿树脂体积包容量超过40%时,固化体在浸泡过程中溶胀开裂失效。在优化配方的基础上,以固化体抗水性能及树脂包容量为考量指标,研究了纤维材料的品种及掺量对固化体性能的影响。结果表明:掺加聚丙烯纤维的固化体强度高于掺加玄武岩纤维、耐碱玻璃纤维和钢纤维的固化体强度,且数据稳定性良好。当聚丙烯纤维的体积掺量为0.2%时,固化体性能最优,此配方下固化体的抗压强度为20.53MPa,浸泡后强度损失1.06%,冻融后强度损失2.27%。掺加纤维材料后,固化体的最大湿树脂体积包容量由40%提高到55%,此时固化体28d强度为13.28MPa,浸泡后强度损失为20.7%,冻融后强度损失为10.0%。以固化体的强度及浆体凝结速率为考量指标,研究了固化工艺对固化体性能的影响。结果表明:使用氢氧化钙与水玻璃对放射性废树脂进行预处理可以提高固化体强度,在水泥:硅灰:粉煤灰:沸石:氢氧化钙=67:4.2:8.4:4.2:16.2(质量比),水玻璃模数1.5,聚丙烯纤维体积掺量0.2%,水灰比0.35的配方下固化体强度达到最高。此配方下固化体的28d强度23.74MPa,浸泡后强度损失0.85%,冻融后强度损失1.93%。对预处理前后固化体的28d截面形貌进行SEM分析得出,预处理前树脂球表面光滑,预处理后树脂球表面包覆一层絮凝状物质,经EDS分析得知其为硅酸钙。预处理方法可以将固化体最大湿树脂体积包容量由55%提高至60%,此时固化体28d强度12.95MPa,浸泡后强度损失为23.6%,冻融后强度损失为18.3%。以强度和凝结时间为考量指标,研究了水玻璃、偏高岭土、生石灰及矿粉用量对粉煤灰基地质聚合物性能的影响。结果表明:单一变量条件下,水玻璃、偏高岭土、生石灰及矿粉用量的提高会导致粉煤灰基地质聚合物强度先上升后降低,而浆体的凝结时间随偏高岭土、生石灰和矿粉用量的提高而缩短。水玻璃用量40%(水玻璃与活性粉料的质量比),单掺偏高岭土、生石灰、矿粉的掺量分别为25%、4%、20%时基体强度达到最高,此时粉煤灰基地质聚合物的7d抗压强度分别为66.35MPa、50.49MPa、47.52MPa。以固化体强度和抗浸泡性等为考量指标,探究了优化的粉煤灰基地质聚合物配方固化放射性废树脂的可能性。结果表明:在高温养护制度下浆体易膨胀溢出,随养护温度的提高此类现象愈发严重。常温养护制度下固化体凝结时间长,强度发展缓慢,难以满足国家标准要求。