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相似文献
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1.
为改善核素铀在玻璃陶瓷固化体中包容量低、亲玻璃而疏陶瓷的赋存问题,本文采用预处理与熔融-热处理相结合的方法,制备了含铀母玻璃(PG)和铀烧绿石基玻璃陶瓷(GC)固化体,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等检测手段,表征了GC固化体的物相结构并评估了其化学稳定性。XRD结果表明,GC固化体中的铀烧绿石是由PG中预先生成的萤石晶核发生相变而形成的,且是GC固化体中的主晶相;SEM和TEM结果显示,铀烧绿石相在玻璃基体上主要呈四方形均匀生长,且与玻璃的相容性好;元素分析结果证实,GC固化体中的铀高度富集于烧绿石中,残留于玻璃中的量极少;由EDS推算出铀烧绿石的化学计量式为(Ca_(1.05)Na_(0.20)U_(0.73))(Ti_(1.48)Al_(0.58))O_(7+x),其固溶量与设计值相当,实现了铀在陶瓷相中的较大固溶;XPS证实PG和GC固化体中的铀均以+4价居多,这为烧绿石包容更多铀提供了价态上的可行性;MCC-1结果表明GC固化体抗水性良好。  相似文献   

2.
针对锕系元素在玻璃陶瓷固化体中易残留于玻璃基体的不足,在传统的熔融-热处理玻璃陶瓷制备工艺基础上对工艺适当改进,研究工艺差异对玻璃陶瓷固化体物相结构的影响,并利用XRD、FT-IR、SEM-EDS、ICP-MS等分析手段对各种固化体的结构性能进行表征。实验结果表明:采用传统方法(工艺A)获得的GC1样品主要以钙长石(CaAl_2Si_2O_8)和钙铀氧化物(CaUO_4)为主相;当增加预烧结(工艺B)或球磨(工艺C)处理后,样品中CaUO_4相的生长得到一定抑制,铀烧绿石的析出量小幅增长;当预烧结和球磨技术联用(工艺D)时,获得的样品GC4中CaAl_2Si_2O_8和CaUO_4两相同时得到抑制,并析出大量的四方铀烧绿石相,且该相与最初设计的析出相组分基本吻合,U在烧绿石晶体结构中A位上的占比高达近0.75。去离子水中浸出14 d后,玻璃基体表面有微弱溶解,陶瓷相在浸出期间没有明显变化。  相似文献   

3.
针对锕系元素在玻璃陶瓷固化体中易残留于玻璃基体的不足,在传统的熔融 热处理玻璃陶瓷制备工艺基础上对工艺适当改进,研究工艺差异对玻璃陶瓷固化体物相结构的影响,并利用XRD、FT-IR、SEM-EDS、ICP-MS等分析手段对各种固化体的结构性能进行表征。实验结果表明:采用传统方法(工艺A)获得的GC1样品主要以钙长石(CaAl2Si2O8)和钙铀氧化物(CaUO4)为主相;当增加预烧结(工艺B)或球磨(工艺C)处理后,样品中CaUO4相的生长得到一定抑制,铀烧绿石的析出量小幅增长;当预烧结和球磨技术联用(工艺D)时,获得的样品GC4中CaAl2Si2O8和CaUO4两相同时得到抑制,并析出大量的四方铀烧绿石相,且该相与最初设计的析出相组分基本吻合,U在烧绿石晶体结构中A位上的占比高达近0.75。去离子水中浸出14 d后,玻璃基体表面有微弱溶解,陶瓷相在浸出期间没有明显变化。  相似文献   

4.
为获得含单一钛酸盐烧绿石的玻璃陶瓷固化体,本文以Er2Ti2O7作为钛酸盐烧绿石代表,在传统的烧结法制备工艺基础上,通过热雾喷解和晶核掺入的技术改进,分别研究了烧结温度、烧结时间、玻璃与陶瓷晶核质量配比等参数对Er2Ti2O7基玻璃陶瓷固化体物相及结构的影响规律。XRD结果表明:在不同的烧结温度、烧结时间和质量配比下,均能获得含单一Er2Ti2O7烧绿石的玻璃陶瓷固化体,Er2Ti2O7前驱体在玻璃中的相稳定性好,未发生相分解,玻璃组分亦未受陶瓷相的影响而析出第二相;玻璃组分对陶瓷颗粒存在张应力作用,玻璃含量越高,Er2Ti2O7的晶胞常数越大;提高烧结温度和烧结时间均有利于增强固化体中Er2Ti2O7的结构有序性,但烧结温度效果强于烧结时间。SEM结果表明:Er2Ti2O7在玻璃基体上呈四方形生长,与玻璃界面清晰,相容性好。固化体的物性测试结果表明,玻璃组分占比将直接影响固化体的表观孔隙率和致密度。根据以上结果可知,新工艺制备的样品具有相纯度高、烧绿石相与玻璃相容性好、两相比例可调等优点,较好地解决了钛酸盐烧绿石在玻璃基体中易发生相分解的问题。  相似文献   

5.
为获得含单一钛酸盐烧绿石的玻璃陶瓷固化体,本文以Er_2Ti_2O_7作为钛酸盐烧绿石代表,在传统的烧结法制备工艺基础上,通过热雾喷解和晶核掺入的技术改进,分别研究了烧结温度、烧结时间、玻璃与陶瓷晶核质量配比等参数对Er_2Ti_2O_7基玻璃陶瓷固化体物相及结构的影响规律。XRD结果表明:在不同的烧结温度、烧结时间和质量配比下,均能获得含单一Er_2Ti_2O_7烧绿石的玻璃陶瓷固化体,Er_2Ti_2O_7前驱体在玻璃中的相稳定性好,未发生相分解,玻璃组分亦未受陶瓷相的影响而析出第二相;玻璃组分对陶瓷颗粒存在张应力作用,玻璃含量越高,Er_2Ti_2O_7的晶胞常数越大;提高烧结温度和烧结时间均有利于增强固化体中Er_2Ti_2O_7的结构有序性,但烧结温度效果强于烧结时间。SEM结果表明:Er_2Ti_2O_7在玻璃基体上呈四方形生长,与玻璃界面清晰,相容性好。固化体的物性测试结果表明,玻璃组分占比将直接影响固化体的表观孔隙率和致密度。根据以上结果可知,新工艺制备的样品具有相纯度高、烧绿石相与玻璃相容性好、两相比例可调等优点,较好地解决了钛酸盐烧绿石在玻璃基体中易发生相分解的问题。  相似文献   

6.
模拟含锶废物铁磷酸盐玻璃固化体的化学稳定性   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对我国高放废液全分离流程中产出的锶废物组成特点,设计了用铁磷酸盐玻璃固化锶废物的配方。用红外光谱(IR)研究了玻璃固化体的结构,用Product Consistency Test(PCT)试验方法研究了玻璃固化体的化学稳定性。研究表明,在所选的配方组成范围内,所熔制的玻璃固化体均有较好的化学稳定性。当配料中模拟含锶废物的含量为24~28%(wt)、FeO3的含量大于24%(wt)、O/P(氧磷摩尔比)为3.5~3.6时,玻璃固化体的化学稳定性最好。  相似文献   

7.
烧绿石具有优异的理化稳定性和耐辐照稳定性,被认为是理想的放射性核素固化基材。然而,人造烧绿石在烧结过程中对核素的选择性高,从而限制了其固化核素的种类和数量。针对上述问题,本工作以镧系元素铕(Eu)、钐(Sm)、钕(Nd)模拟放射性的锕系核素,成功制备得到了2、3、4组元的烧绿石结构陶瓷固化体。结果表明,目标核素均匀地固溶在烧绿石的晶格结构中形成了单相均一的多组元烧绿石陶瓷固化体。化学浸出实验表明,多组元烧绿石结构具有优异的抗浸出性能,是一种具有应用前景的高放废物陶瓷固化体候选材料。  相似文献   

8.
以氧化钆、十水草酸铈和磷酸二氢铵为原料,采用热压烧结制备掺钆铈独居石陶瓷固化体,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、能谱(EDS)和电感耦合等离子体发射光谱-质谱(ICP-MS)等分析手段,研究掺钆铈独居石陶瓷固化体的热压烧结及固化体在热-水-力-化学(THMC)耦合作用下的化学稳定性。结果表明,采用热压烧结技术,实现了单相Ce0.9Gd0.1PO4陶瓷固化体的低温(1150~1200 ℃)、快速(2 h)烧结,固化体的相对密度达99.62%;在THMC耦合作用下(温度为90~200 ℃(0.101~1.554 MPa),pH=5~9),固化体具有优异的化学稳定性,浸出时间为42 d时,模拟次锕系核素Gd的归一化浸出率在10-6~10-5 g/(m2•d)数量级;温度和pH值对Ce的归一化浸出率影响较小;温度对Gd的归一化浸出率没有影响;与弱碱性(pH=9)水溶液相比,在弱酸性(pH=5)和中性(pH=7)水溶液中,Gd的归一化浸出率相对较高。  相似文献   

9.
氧化硼对铁磷酸盐玻璃陶瓷固化体的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了不同B2O3掺量对铁磷酸盐玻璃陶瓷高放废物固化体结构和性能的影响。应用溶出速率法(DR)对固化体进行了化学稳定性测试,使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)方法研究了样品的结构。研究结果表明:玻璃陶瓷固化体的主晶相为独居石;B2O3的引入对玻璃陶瓷固化体的化学稳定性影响较大,以10%(摩尔分数)的B2O3代替Fe2O3制得的固化体化学稳定性最佳,其28d的质量浸出率约为7.81×10-9g•cm-2•min-1;试样中存在大量正磷酸基团[PO43-和少量焦磷酸基团[P2O74-,无偏磷酸基团[PO3-存在,固化体中的B主要以[BO4]四面体基团形式存在。  相似文献   

10.
本文研究了Al2O3掺量对独居石玻璃陶瓷固化体结构和化学稳定性的影响。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)方法表征样品结构,用溶解速率法和全谱直读等离子体发射光谱(ICP-OES)分别测定样品在浸出液中浸泡后的失重速率及各元素的浸出浓度,以研究固化体的化学稳定性。研究结果表明:当Al2O3掺量为4%(摩尔分数)时,在980 ℃下保温3 h得到的独居石玻璃陶瓷固化体具有较高的化学稳定性,浸泡14 d时其质量浸出率最低,约为8.1 ng/(cm2•min),其中Ce、La元素在浸出液中均未检出;固化体的主晶相为独居石,结构中含有大量稳定的正磷酸基团[PO43-和少量的焦磷酸基团[P2O74-,不存在偏磷酸基团[PO3-。  相似文献   

11.
12.
13.
采用熔融-热处理工艺制备了掺钕钙钛锆石基玻璃陶瓷,研究了不同热处理工艺对玻璃陶瓷晶相结构的影响,用粉末静态浸泡法(PCT法)对玻璃陶瓷的浸出性能进行了评价。结果表明,玻璃陶瓷的玻璃转变温度(Tg)和析晶峰温度分别为580 ℃和740 ℃。采用先制备玻璃再进行热处理的方法(二步法)很容易生成CaTiO3晶相,而采用从熔融温度降低到核化温度成核,再升高到晶化温度进行热处理的方法(一步法),可获得稳定的2M型CaZrTi2O7晶相,且CaZrTi2O7晶粒呈树枝状分布在玻璃基质中。玻璃陶瓷固化体中B和Na元素的归一化质量损失在14 d后达到稳定值(约1 mg/m2),Nd元素的归一化质量损失在28 d后达到稳定值(约0.2 mg/m2),均较硼硅酸盐玻璃固化体的低1个数量级。  相似文献   

14.
以金属硝酸盐为原材料,通过溶胶-喷雾热解-高温烧结法制备了(Sr0.1Th0.2Nd0.3La0.2Gd0.2)2Zr2O7高熵烧绿石固化体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、Raman光谱对固化体结构进行表征,通过MCC-1浸出实验方法分析了固化体化学稳定性。研究结果表明:高熵烧绿石固化体为纯相高熵烧绿石结构,最佳烧结温度为1 500℃。随着烧结温度增加,固化体晶粒和密度明显增加。浸出实验结果显示:La、Gd、Zr、Nd元素42 d归一化浸出率为10-6 g/(m2·d)量级,Sr、Th元素的42 d归一化浸出率分别为10-5 g/(m2·d)和10-3 g/(m2·d)量级,固化体表现出良好的化学稳定性。  相似文献   

15.
为研究铀赋存形态对地浸开采的影响,采用逐级提取法分离新疆某砂岩铀矿同一采区不同地段样品的铀赋存形态,测定其中的铀品位。结合室内浸出实验以及现场监测实验,探究了铀赋存形态与浸出动力学和浸出过程的关系。结果表明:相同采区不同地段的铀矿赋存形态存在差异,铀的浸出动力学受到F1-F4四种铀赋存形态的影响,首先由内扩散控制,然后转变为化学反应控制,铀表观浸出速率常数随着F1-F4相态铀质量分数提高而增大。浸出液铀浓度变化特征可以根据F1相态的质量分数分为两类:当F1质量分数高于25%时,铀浓度由高到低变化;当F1质量分数低于10%时,铀浓度表现为低→高→低的变化趋势。最后建立了铀初始浓度与F1品位、铀浓度峰值与F1-F4总品位之间的关系模型。研究结果可为依据铀赋存形态分地段选择溶浸剂种类和应用时间,并对铀地浸过程预测提供理论支持。  相似文献   

16.
为研究锕系元素铀、钍在烧绿石中的固化行为,通过喷雾热解-高温烧结成功合成了含铀、钍的系列Nd2Zr2O7烧绿石固化体,并采用XRD、SEM、EDS、Raman光谱和XPS等方法对所得固化体样品进行了表征。结果表明:铀、钍均能进入Nd2Zr2O7晶格的A位形成稳定的烧绿石结构。Th在固化体中的固溶量(摩尔分数,下同)达到40%,固化体保持较好的烧绿石单相结构;随着Th含量的增加,固化体转变为烧绿石、立方ZrO2和ThO2共存的多相陶瓷结构。U在Nd2-xUxZr2O7烧绿石中的固溶量仅为10%,固化体结构无序化明显增加;随着U含量的增加,固化体快速转变为萤石结构,铀固溶量约为20%。铀、钍在Nd2Zr2O7烧绿石固化体中固溶量存在较大差异。XPS分析发现,Th在烧绿石固化体中以+4价存在;U在固化体中以+4价和+6价存在,导致固化体A位离子的配位结构发生变化,更多氧离子进入烧绿石体系,导致体系转变为无序化萤石结构,固溶量明显下降。  相似文献   

17.
Gd1.6Nd0.4Zr2O7烧绿石的快速合成及其组织结构研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
为探索Gd2Zr2O7烧绿石快速固化高放废物中锕系核素的新途径,实验用高温高压固相反应法在3~4GPa压力、1573~1673K温度范围内合成了Gd1.6Nd0.4Zr2O7烧绿石固化体,并利用X射线衍射仪、扫描电镜对样品进行了分析。结果表明:高温高压固相反应法可在极短时间(15min)内合成完全固溶的Gd1.6Nd0.4Zr2O7立方烧绿石固化体,较常用制备方法(一般合成时间不低于48h)快近200倍;用该技术合成的样品在常温常压下的相转变温度及压力得以显著提高,烧绿石相更趋稳定;样品晶格常数随Nd含量的增加及合成温度的升高而逐渐增大,随合成压力的增加而逐渐减小。这种快速高效的合成方法为未来开展高放核素的工业固化提供了一种新的技术途径和基本数据参考。  相似文献   

18.
Stability is studied of a nuclear reactor system which is controlled by the concentration change of poison solution circulating through the pipe installed in the reactor. Particular attention is paid to: (1) nonlinearities due to the reactivity feedbacks, (2) rigorous treatment of nonlinear control elements without employing approximate methods such as the describing function and (3) nonlinear characteristics of the concentration change of poison solution.

The stability of this complex reactor system is analyzed in the state space by applying the technique based on Lyapunov's method. A special technique is employed to cope with the difficulty such that the stability of a system with time lag depends on the present state as well as on the past history of the state which is usually indeterminable. Analysis is carried out for both simplified and realistic models. For the former model, one stability region is compared with another by varying the lag time, characteristics of nonlinear elements and the power at equilibrium point. Similar results are also obtained for the latter model.  相似文献   

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