富钙钛锆石型人造岩石固化体的制备现状

富钙钛锆石型人造岩石将放射性核素固定在其晶格中作为晶体的一部分固定起来,大大提高了放射性废物处置的长期安全性,是固化高放射性废物理想的固化介质.对制备得到的性能稳定的富钙钛锆石型人造岩石固化体的研究现状进行了较为全面的综述和评价.     

高水平放射性废物固化用磷酸盐玻璃的研究进展

高水平放射性废物的玻璃固化是利用化学稳定性、热稳定性和抗辐照稳定性好且废物包容量高的玻璃基质来将其固化,从而实现高放废物的长期、高效、安全处置.磷酸盐玻璃具有熔融温度低、熔体流动性好、均化时间短、对一些放射性废物的溶解度高等优点,可弥补已工业化应用的硼硅酸盐玻璃固化基质的不足,用于这些高放废物的安全固化.本文综述了磷酸盐玻璃基质在高放废物固化方面的研究进展.主要论述了磷酸盐玻璃用于固化高放废物的优势与不足;总结了目前已用于或可用于安全固化高放废物的磷酸盐玻璃基质;归纳了模拟高放废物磷酸盐玻璃固化体的组成、制备及性能;展望了未来研究的发展方向.     

放射性废物固化处理的研究及应用现状

放射性废物安全有效的处置是世界各国关注的重要课题,也是核工业健康、可持续发展的重要保证.对放射性废物进行固化处理后埋入地下已经成为放射性废物处置的发展趋势.对水泥固化、沥青固化、塑料固化、玻璃固化、人造岩石固化等5种固化处理方法的固化机理、研究现状、应用情况、适用领域及优缺点进行了较系统的分析探讨.水泥固化、沥青固化、塑料固化适用于中低放废物的固化处理,玻璃固化和人造岩石固化适用于高放废物的固化处理.     

烧绿石固化高放废物的研究进展

自然界中稳定存在的烧绿石由于在高放废物固化研究中呈现出的良好特性,近年来得到了大量的研究.在前人研究成果的基础上,对烧绿石的晶体结构与固化机理、锕系核素和稀土类似物的包容情况以及固化体的合成方法和相关性能等进行了系统的研究总结.已有的研究表明,烧绿石人造岩石固化体具有较高的密度和包容量,良好的抗浸出和抗辐照性能,是固化高放废物和进行最终地质处置的理想固化体,具有良好的应用前景.     

铁磷摩尔比对铁磷酸盐玻璃陶瓷固化体的影响

研究了不同铁磷摩尔比对铁磷酸盐玻璃陶瓷固化体结构和化学稳定性的影响。用溶解速率法(DR)研究了固化体的化学稳定性,用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)方法表征了样品的结构,用全谱直读等离子体发射光谱(ICP-OES)测定浸出液中各元素的含量。研究结果表明,当铁磷摩尔比为0.67时,在980℃下保温3h得到的铁磷酸盐玻璃陶瓷固化体具有较高的化学稳定性,浸泡42d的质量浸出率变化幅度不大且浸出率较低,约为7.05×10-9g/(cm2.min),其中Ce、La元素均未检出,其余浸出元素来自玻璃相;固化体的主晶相为独居石,结构中主要含有大量的正磷酸基团[PO4]3-和少量的焦磷酸基团[P2O7]4-,不存在偏磷酸基团[PO3]-。     

放射性废物的SHS固化处理研究及应用

采用自蔓延高温合成技术(SHS)固化处理放射性废物是固化方法新的研究方向。分析探讨了SHS固化处理方法的固化机理、研究现状及固化特点。SHS固化具有工艺简单、能量利用效率高、处理过程快速、成本低廉等优点,可针对不同类型的放射性废物选择合适的反应体系,进行产物设计,可直接应用到废物处置点或实现废物就地处置。介绍了近期笔者采用铝热剂自蔓延高温合成固化处理爆炸过程产生的有毒物质和受锕系核素污染的砂土及时两种形态的核废物的模拟固化实验研究。     

陶瓷固化体的浸出行为及其机理

高放废物(HLW)在深地质处置后, 其中的放射性核素有可能浸出并伴随地下水循环进入人类环境。这是固化体中放射性核素进入生物圈最可能的途径, 因此HLW固化体的化学稳定性是固化基材筛选的主要依据。陶瓷固化体作为第二代HLW固化体, 具有长程有序的特点, 相比玻璃固化体, 更容易定量表征, 这对于固化体浸出机理的研究有着重要的意义。然而陶瓷固化体的浸出机理与评价方法研究都处于起步阶段, 也缺乏被处置库接收的标准。为规范/建全陶瓷固化体化学稳定性评价方法, 认识放射性核素的浸出机制, 本文概述了核废物固化体化学稳定性研究方法、研究重点; 总结了相关陶瓷的水热蚀变研究现状, 分析了其中核素的浸出率; 探讨了影响因素及其影响方式; 最后归纳了目前提出的浸出机制以及存在的问题。     

YIG陶瓷对三价锕系模拟核素的固化行为研究

石榴石具有较大的锕系包容量及化学灵活性, 被认为是潜在的锕系核素固化基材。本工作以Nd³⁺模拟三价锕系核素, 通过高温固相法成功合成了Y_3-xNd_xFe₅O₁₂(0≤x≤2)系列钇铁石榴石(YIG)固化体。研究了Nd在YIG固化体中的固溶极限和Nd掺杂量对固化体的物相和微观结构的影响规律, 以及不同pH条件下Nd掺杂钇铁石榴石固化体的化学耐久性。研究结果表明, 当x≤1.7时, YIG基固化体为纯相YIG; 当x≥1.8时, YIG基固化体中YIG、NdFeO₃和Fe₂O₃三相共存。纯相YIG基固化体对Nd³⁺的固溶极限约为29.5%(质量分数)。随着Nd掺杂量增加, 固化体的密度增大, 体积减小, 孔隙率减小。浸出实验结果显示, 28 d后元素归一化浸出率(LR_i)逐渐趋于平衡, 42 d后, 其元素的LR_i为10^-6~10^-5 g·m^-2·d^-1。LR_Y小于LR_Nd, 且酸性溶液中元素归一化浸出率也略高于中性和碱性溶液。这些结果表明, YIG陶瓷是理想的三价锕系核素候选固化基材。     

高放废物地质处置：进展与挑战

随着我国核能事业的飞速发展,高水平放射性废物的处理和处置,即将成为一个重大的安全和环保问题。在介绍国内外进展的基础上,重点讨论了高放废物地质处置面临的挑战：处置库场址地质演化的精确预测、深部地质环境特征、多场耦合条件下(中(高)温、应力作用、水力作用、化学作用、生物作用和辐射作用等)深部岩体、地下水和工程材料的行为、低浓度超铀放射性核素的地球化学行为与随地下水迁移行为及处置系统的安全评价。     

矿物固化含Sr、Cs放射性废物研究进展

放射性元素锶和铯具有半衰期长、生物危害性大等特点,是目前放射性废物安全处理处置的重点之一,利用人造岩石固化含锶、铯放射性废物已成为当前的研究热点。简述了锶、铯的特点及危害,着重介绍了近年来几种典型矿物固化基材(碱硬锰矿、磷灰石、钙钛矿、铯榴石)的研究进展,探讨了现阶段矿物固化锶、铯的研究进展和发展方向,并对未来关于矿物固化锶、铯的材料领域发展趋势进行了展望。     

工业废物微晶玻璃组分设计和制备工艺的研究进展

工业废物微晶玻璃是一种以工业废物为主要原料制备的含有微晶相的绿色材料。在讨论不同化学成分对基础玻璃熔融和晶化行为影响的基础上,总结了工业废物微晶玻璃的配方设计;综述了不同制备工艺对工业废物微晶玻璃结构与性能的影响,最后展望了工业废物微晶玻璃的应用前景。     

从低维到高维的仿生材料制备及其应用进展

经过数十亿年的进化,自然界中的生物材料表现出许多卓越的性质和独特的功能。这些生物材料通常是由生物体内的有限组分在温和条件下组装而成,其优异的性能在很大程度上来源于复杂的多级结构,例如含邻苯二酚单元的贻贝粘附蛋白具有普适的强粘附力,珠-线结构的蜘蛛丝具有优异机械性能和集水能力,空心结构的北极熊毛发具有隔热保温作用,规则微纳结构的蝴蝶翅膀显示多彩的颜色,梯度多孔结构的柚子皮具有优异的阻尼减震效果等。以自然界的设计原理为灵感制造人工材料在材料科学和工程领域受到了极大关注,过去数10年,这方面的研究成果不胜枚举。总结了仿生材料在结构仿生方面的研究进展,选取了几个从低维到高维尺度上的典型例子概述了仿生材料的结构和功能之间的关系。     

铬(Ⅵ)试剂在无溶剂条件下选择性氧化醇的研究进展

由三氧化铬、铬酸盐、Jones试剂以及一些载体铬试剂等在无溶剂条件下,将含不同官能团的伯醇、仲醇、苄基醇及非常有代表性也颇受关注的2-羟基-1,2-二苯基乙酮等选择性氧化成相应的醛或酮,是各类化学工业和制药工业的研究重点和热点.今对2004年以来各类铬试剂在无溶剂条件下对醇氧化反应的特点及其新进展作一综述,并对氧化结果进行比较.     

Modelling emergence of oscillations in communicating bacteria: a structured approach from one to many cells

Population-level measurements of phenotypic behaviour in biological systems may not necessarily reflect individual cell behaviour. To assess qualitative changes in the behaviour of a single cell, when alone and when part of a community, we developed an agent-based model describing the metabolic states of a population of quorum-coupled cells. The modelling is motivated by published experimental work of a synthetic genetic regulatory network (GRN) used in Escherichia coli cells that exhibit oscillatory behaviour across the population. To decipher the mechanisms underlying oscillations in the system, we investigate the behaviour of the model via numerical simulation and bifurcation analysis. In particular, we study the effect of an increase in population size as well as the spatio-temporal behaviour of the model. Our results demonstrate that oscillations are possible only in the presence of a high concentration of the coupling chemical and are due to a time scale separation in key regulatory components of the system. The model suggests that the population establishes oscillatory behaviour as the system''s preferred stable state. This is achieved via an effective increase in coupling across the population. We conclude that population effects in GRN design need to be taken into consideration and be part of the design process. This is important in planning intervention strategies or designing specific cell behaviours.