硼硅酸盐废物玻璃中硫形态的拉曼光谱

为提高硫在玻璃中的包容量,需了解硫结合进硼硅酸盐玻璃中的结构,本研究利用拉曼光谱来定性分析硼硅酸盐玻璃中硫的结构。拉曼光谱分析结果表明,在硼硅酸盐玻璃中,硫以硫酸盐的形式存在,SO₄四面体周围最近的原子是Na⁺、Ca²⁺或其它阳离子,阳离子类型取决于形成玻璃的网络调节剂类型,硫酸盐存在于玻璃网络空穴中,在硫酸根和玻璃网络间没有键合。研究提出了提高硫包容量的方法,即适当降低网络形成剂的浓度,使网络结构松散,增大空穴量,从而提高硫酸盐的溶解量。     

高放废物玻璃固化过程中玻璃组成对硫酸盐溶解度的影响

为了解决含有较高硫酸根浓度的高放废液在熔制过程中产生分离的黄色第二相(简称黄相)的问题,首先需要了解硫在硼硅酸盐玻璃中的行为,尤其是硫酸盐溶解度与玻璃组成的关系.通过实验建立了多组分玻璃体系中硫酸盐溶解度与玻璃组成参数间的模型公式,得出了硫酸盐溶解度与玻璃中的非桥氧浓度成线性关系,与x2(O-)/x(O0)(O0,桥氧)成对数关系.     

硼硅酸盐玻璃中硫存在形态的XANES方法研究

硼硅酸盐玻璃固化高放废物是目前国际公认的较好方法,采用这种方法所产生的玻璃固化体具有良好的化学耐久性,熔制温度在可接受范围。但是很多放射性废物中,包括我国的高放废液,含有一定量的硫,由于硫在硼硅酸盐熔体中溶解度较低,使得硫常常成为废物包容量的限制因素。因此提高玻璃中硫包容量的方法对于含高浓硫酸盐的高放废液玻璃固化来说是非常重要的。     

重离子和γ辐照硼硅酸盐玻璃的辐照效应对比

为研究玻璃固化体在不同辐照方式下的宏观和微观结果及其对应关系,使用重离子和γ辐照硼硅酸盐玻璃,分别测量了辐照后硼硅酸盐玻璃的硬度和模量变化。发现在γ辐照条件下,直到吸收剂量达到6×10⁶ Gy,硼硅酸盐玻璃的宏观性质（硬度和模量）均未发生明显改变。在Xe离子辐照条件下,当辐照剂量达到0.1 dpa时,硬度和模量减少达饱和值。此外,测量了γ辐照后的硼硅酸盐玻璃的吸收光谱,得到了辐照后硼硅酸盐玻璃带隙随吸收剂量的变化规律,讨论了辐照产生的微观缺陷来源和产生机理。发现重离子辐照产生的硬度和模量的下降主要来源于玻璃网络结构的断裂,而重离子的核能量沉积是造成网络体结构断裂的主要原因。结合γ辐照样品的吸收光谱结果,通过对比γ射线和重离子辐照后的样品硬度和模量变化不同趋势可发现：γ辐照会在硼硅酸盐玻璃中产生微观缺陷（非桥氧空位色心等）,这些缺陷主要来源于网络体末端与钠相连的键的断裂。而网络体末端的断裂不影响硼硅酸盐玻璃的网络体结构,所以γ辐照产生的缺陷不会引起硼硅酸盐玻璃的硬度和模量变化。     

重离子和γ辐照硼硅酸盐玻璃的辐照效应对比

为研究玻璃固化体在不同辐照方式下的宏观和微观结果及其对应关系,使用重离子和γ辐照硼硅酸盐玻璃,分别测量了辐照后硼硅酸盐玻璃的硬度和模量变化。发现在γ辐照条件下,直到吸收剂量达到6×10~6 Gy,硼硅酸盐玻璃的宏观性质(硬度和模量)均未发生明显改变。在Xe离子辐照条件下,当辐照剂量达到0.1 dpa时,硬度和模量减少达饱和值。此外,测量了γ辐照后的硼硅酸盐玻璃的吸收光谱,得到了辐照后硼硅酸盐玻璃带隙随吸收剂量的变化规律,讨论了辐照产生的微观缺陷来源和产生机理。发现重离子辐照产生的硬度和模量的下降主要来源于玻璃网络结构的断裂,而重离子的核能量沉积是造成网络体结构断裂的主要原因。结合γ辐照样品的吸收光谱结果,通过对比γ射线和重离子辐照后的样品硬度和模量变化不同趋势可发现:γ辐照会在硼硅酸盐玻璃中产生微观缺陷(非桥氧空位色心等),这些缺陷主要来源于网络体末端与钠相连的键的断裂。而网络体末端的断裂不影响硼硅酸盐玻璃的网络体结构,所以γ辐照产生的缺陷不会引起硼硅酸盐玻璃的硬度和模量变化。     

玻璃固化过程中硫酸盐分相和分解行为研究

硼硅酸盐玻璃固化高放废物,使其能进行长期安全贮存是国际公认的较好方法,然而,对于含有较高浓度硫酸根的高放废液,熔制过程中会产生分离的黄色第二相（简称黄相）,这是一种易溶于水的结晶物质,富含一定的Sr、Cs等放射性核素,它的存在严重危害玻璃固化体包容和隔离核素的作用,是必须克服和避免的。     

Na_2O/Al_2O_3摩尔比对模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体结构和性能的影响

研究了Na2O/Al2O3摩尔比(n)对模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体结构和性能的影响。利用红外光谱分析了不同Na2O/Al2O3摩尔比时硼硅酸盐玻璃固化体的结构变化,并用溶解速率法(DR)和全谱直读等离子发射光谱(ICP-OES)表征了所制备出固化体的化学稳定性。结果表明:在研究组分范围内,当n1.0时,硼硅酸盐玻璃固化体结构中Al以[AlO4]四面体的形式存在,但[BO3]三角体的量较大;随着Na2O/Al2O3摩尔比的增加(n=1.0),固化体结构中[BO3]三角体向[BO4]四面体转变,Al仍以[AlO4]四面体的形式存在,固化体结构稳定性增加;Na2O/Al2O3摩尔比继续增加(n=1.5或2.0),固化体成分中由于Al含量已很少而使[AlO4]含量过少,对固化体结构网络致密性的影响起主要作用,且此时成分中存在过多的碱金属离子在结构中起断网作用,玻璃固化体网络结构变疏松。在Na2O/Al2O3摩尔比为1.0时,玻璃固化体有相对较佳的结构稳定性和化学稳定性,浸泡56d后的失重速率为10-9 g/(cm2·min)数量级,且浸出液中各浸出离子的平均浓度最低。     

SiO2和B2O3含量对模拟高放废物玻璃结构的影响

硼硅酸盐玻璃具有特别高的化学稳定性、较好的热稳定性、较大的放射性废物包容量等优点,被广泛作为固化高放废液的基础玻璃料.废物玻璃固化体的结构与其组成存在一定的内在依存关系,它将对废物玻璃的性质产生影响.以组分含量作为变量,所引起的废物玻璃固化体的某些结构特征的变化,是探索影响高放废物玻璃固化体性能的内在线索.为了获取废物...     

秦山核电厂堆芯硼硅酸盐玻璃可燃毒物棒的设计及实验

秦山核电厂堆芯可燃毒物材料为GG-17硼硅酸盐玻璃。它的化学成分、理化性能和美国西屋公司用的Pyyex-7740玻璃相当。因为GG-17玻璃和冷加工的不锈钢包壳都具有好的物理、力学、抗腐蚀和辐照性能,因此从这些实验结果可以预期硼硅酸盐玻璃可燃毒物棒可以成功地用于秦山核电厂。秦山核电厂堆芯可燃毒物从原来的硼不锈钢改成GG-17玻璃后,也将给电厂带来较大的经济效益。     

离子辐照导致硼硅酸盐玻璃浸出性能的变化北大核心CSCD

在高放射性废物深地质处置过程中,放射性核素衰变引起的强辐射场会导致玻璃固化体浸出性能的变化。本工作利用15 MeV Si离子辐照模拟深地质处置强辐射场,采用MCC-1静态浸泡法在pH=9.0的KOH溶液中对硼硅酸盐玻璃分别浸泡1、3、7、14、28 d,结合电感耦合等离子体发射光谱仪、拉曼光谱仪以及扫描电镜研究了辐照前后玻璃样品的浸出行为。结果表明:随着浸出时间推移,玻璃表面会不断地腐蚀脱落;辐照后玻璃样品的浸出率明显高于未辐照玻璃样品的,蚀变层结构与元素组成无明显差异,但厚度明显增大;形成的蚀变层中Na元素和B元素基本耗尽;蚀变层中SiO_(2)网络体结构溶解,生成大量的Si—OH键及硼硅酸盐结构,并出现四配位B单元向三配位B单元的转变。