榍石固溶体中钕的固溶量

以CaCO₃、H₂SiO₃、TiO₂、Nd₂O₃和Al₂O₃为原料,通过高温固相反应合成榍石固溶体,借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等分析手段,研究钕在榍石固溶体中的固溶情况。结果表明,引入Al³⁺作为电价补偿时,Nd³⁺能较好地固溶在Ca_1-yNd_yTi_1-yAlySiO₅固溶体中,其固溶量为12.3%～13.56%;不引入电价补偿时,Nd较难在Ca缺位的Ca_1-3/2yNd_yTiSiO₅固溶体中固溶,其固溶量约为3.5%;合成掺Nd榍石固溶体的较佳温度为1270℃。     

钕在钙钛锆石和榍石组合矿物中的固溶机制

以ZrSi O4、CaCO3、Ti O2、Al2O3、Nd2O3为原料,引入Al3+作价态补偿,通过固相反应制备包容模拟三价锕系核素Nd的钙钛锆石(CaZrTi2O7)和榍石(CaTiSi O5)组合矿物固化体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)研究其矿相组成、微观结构和元素分布,探讨Nd在钙钛锆石和榍石组合矿物固化体中的固溶机制。研究表明:钙钛锆石和榍石组合矿物固化体较佳的合成条件是在1 230℃条件下保温30 min,较佳配方的摩尔比为n(Ca1-x/2-y/4Nd(x+y)/2Zr1-y/4Alx/2Ti2-x/2O7)∶n(Ca1-xNdxAlxTi1-xSi O5)=[4/(4-y)]∶1;Nd3+能够进入钙钛锆石和榍石晶格,榍石能够固溶Zr4+、Al3+、Nd3+,Zr4+和Nd3+取代Ca2+位,Al3+占据Ti4+位,钙钛锆石能够固溶Al3+、Nd3+,Nd3+进入Ca2+位和Zr4+位,Al3+占据Ti4+位。     

掺铀榍石人造岩石固化体的制备及其浸出性能

以碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)和硝酸铀酰(UO(2NO3)2.6H2O)为原料,采用固相反应工艺,制备掺铀榍石基人造岩石固化体。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,研究固化体的烧结温度、物相组成、U元素的浸出性能等。结果表明,掺铀榍石基人造岩石固化体的较佳烧结温度是1 260℃;榍石能很好地固溶U形成榍石固溶体;配方化学式为Ca095U0.05Ti0.9Al0.1SiO5、Ca092U0.04Ti0.9SiO5固化体,28天90℃的浸出率分别为7.0×10-10m.d-1、9.5×10-10m.d-1,其归一化浸出率分别是2.10×10-3g.m-2.d-1、1.76×10-3g.m-.2d-1。     

钙钛锆石基组合矿物固溶铈的研究

以ZrSiO₄、CaCO₃、TiO₂、Al₂O₃、Ce₂C₆O₁₂•10H₂O为原料,采用固相反应工艺合成掺Ce钙钛锆石基钛酸盐组合矿物。利用XRD、BSE、EDS等分析方法,研究组合矿物的制备及其对Ce的固溶。结果表明：合成掺Ce钙钛锆石基钛酸盐组合矿物的较佳温度为1230℃;组合矿物的主要晶相为钙钛锆石固溶体,次要晶相是榍石和CaTiO₃的固溶体;CeO₂在组合矿物中的最大固溶量为21.39%;组合矿物固溶Ce⁴⁺的机制较复杂,Ce⁴⁺固溶在Ca²⁺位或Zr⁴⁺位,Al³⁺固溶在Ti⁴⁺位对Ce⁴⁺固溶在Ca²⁺位有电价补偿作用。     

合成榍石的化学稳定性

以H2SiO3、CaCO3、TiO2为原料,通过固相法合成榍石,借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子吸收光谱(AAS)等分析手段,研究合成榍石的化学稳定性。结果表明,在pH为5~9的水溶液中,合成榍石具有良好的化学稳定性,温度和pH是影响1~21 d化学稳定性的重要因素;42 d Ca2+的浸出率比Ti4+的浸出率高2个数量级;在90℃、pH=7下,Ca2+和Ti4+的42 d归一化浸出率分别为3.33×10-3、1.33×10-5g.m-2.d-1;在25℃、pH=7下,Ca2+和Ti4+的42 d归一化浸出率分别为1.52×10-3、3.05×10-5g.m-2.d-1;在25℃、pH=3下,Ca2+的42 d归一化浸出率达到7.71×10-2g.m-2.d-1。     

Cs在碱硬锰矿固溶体中化学固溶量的研究

以cs2CO3、BaCO3、Al2O3和TiO2为原料,通过高温固相反应,合成了单相的固溶Cs的碱硬锰矿固溶体。借助于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和波谱分析(WDS),研究了物相组成、Cs的化学固溶量等。结果表明:获得了单相的固溶Cs的碱硬锰矿固溶体,其Cs的最高化学固溶量约为0.26 mol,过量的Cs会生成Cs2Al2Ti2O8。     

掺钕钙钛锆石、榍石组合矿物固化体的浸出性能

以硅酸锆(ZrSiO4)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化钕(Nd2O3)为原料,采用固相反应工艺,制备掺钕钙钛锆石、榍石组合矿物固化体,借助X射线衍射(XRD)、背散射二次电子像(BSE)、荧光光谱(FS)、能谱(EDS)等分析手段,研究掺钕钙钛锆石、榍石组合矿物固化体的化学稳定性。结果表明,钙钛锆石、榍石的组合矿物能很好地固溶Nd,固化体具有良好的化学稳定性;在90℃,第42d,CZ15-1260、CZA15-1260、CA15-1260固化体样品的平均归一化浸出率分别为1.82×10-4、1.38×10-4、1.48×10-4g·m-2·d-1;固化体的较佳烧结温度为1260℃。     

澳大利亚采用合成岩方式处置剩余钚

【日本《原子能视野》 1998年 11月号第4页报道】　澳大利亚原子能科学技术机构(ANSTO) 1998年 8月 6日宣布 ,作为美国能源部 (DOE)因核武器解体而产生的剩余钚的处置战略之一 ,ANSTO采用自己开发的合成岩方式的陶瓷固化技术。合成岩技术是以长期稳定存在的天然矿物为模式 ,然后通过计算得出组成和结构的 ,在其构造结晶的过程中 ,将放射性废物以固溶体的形式固定在这种晶体结构中。作为合成岩的可选材料有榍石 (Ca Ti Si O5)、钛锆钍矿 (Ca Zr Ti2 O7)、钙钛矿 (Ca Ti O3 )、碱硬锰矿 (Ba Al2 Ti6O1 6等。从化学稳定性和封闭性…     

高温固相反应合成榍石的工艺研究

以CaCO3、TiO2、SiO2或H2SiO3为原料,通过高温固相反应,合成了A(H2SiO 3、CaCO3、TiO2 ,摩尔数比为1∶1∶1)、B(SiO2、CaCO3、TiO2,摩尔数比 为1∶1∶1)两种配方的榍石(CaTiSiO5).借助热重差热(TG DSC)、X射线衍射(X RD)、扫描电子显微(SEM)等分析手段,对两种配方进行了比较,并探讨了煅烧温度、保 温时间对榍石合成的影响.结果表明:两种配方均能够合成高纯度的榍石;与SiO2相比, H2SiO3是引入硅的较佳原料,A配方优于B配方;合成榍石的最低温度、最佳温度与硅原料的选择有关,两种配方合成榍石的最佳温度分别是1 270 ℃和1 320 ℃,最佳保温时间均为30 min.     

Na_2O-CaO-Al_2O_3-SiO_2-H_2O系胶凝材料水化物对锶离子的吸附性研究

在35℃恒温水化反应90天条件下,制备了Na2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O系胶凝材料体系水化物,用X射线衍射法(XRD)对水化物进行了表征;用静态吸附法研究了该胶凝材料的化学组成,即(Ca+Na)-(Si+Al)摩尔比C(Ca+Na)/(Si+Al)、Al-Si摩尔比CAl/Si对Sr吸附性能的影响。结果表明,在实验条件下,制备的水化物主要是结晶程度差的C-S-H凝胶;当有Al存在时,生成少量的水化钙铝黄长石。当水化物中C(Ca+Na)/(Si+Al)=0.8时,吸附性能最佳;CAl/Si增大,吸附量增加。当C(Ca+Na)/(Si+Al)=0.8,CAl/Si=0.6时,水化物对Sr2+72h的吸附量可达0.0922mmol.g-1。     

锆英石对模拟核素Ce~(4+)的固化能力

为研究锆英石对四价锕系核素的固化能力,利用Ce4+模拟四价锕系核素。以ZrO2、SiO2和CeO2粉体为原料设计了包容量为5%～20%(摩尔分数)的锆英石固化体配方,在1500℃下保温22h进行固化体的制备。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪和激光拉曼探针对所制备固化体的物相、结构及微观形貌进行了分析。研究结果表明:在固化体中虽加入了5%～20%的CeO2,但主物相仍以锆英石物相为主,且均具有较高的结晶度,随着CeO2添加量的增加,固化体的无序程度略显增强。     

氨基羟基脲与HNO2氧化还原反应研究

研究了高氯酸介质中氨基羟基脲与HNO₂的还原反应动力学,其动力学方程式为－dc(HNO₂)/dt=kc(HNO2)c^0.25(HSC)c^0.42(H⁺),在1.0℃时反应速率常数k＝(1.05±0.05)(mol/L)^－0.67•s^-1,活化能为(73.1±3.0)kJ/mol。研究了氨基羟基脲浓度、H⁺浓度、硝酸根浓度对氨基羟基脲与HNO₂还原反应速率的影响。结果表明：增加氨基羟基脲浓度和H⁺浓度,HNO₂还原速度增加;高氯酸根浓度对氨基羟基脲还原HNO₂速率基本无影响。     

人造岩石固化掺铀模拟放射性焚烧灰

以天然锆英石、模拟放射性焚烧灰、CaCO₃、TiO₂、UO₂为原料,采用高温固相反应,对人造岩石固化掺铀模拟放射性焚烧灰进行研究。借助XRD、SEM、抗浸出性能测试等分析测试方法,研究固化体的性能。结果表明：在空气气氛下烧结,固化体的晶相为CaZrTi₂O₇［Ca（Zr,U）Ti₂O₇］、CaTiSiO₅、CaTiO₃和CaUO₄,一部分U固溶于Ca（Zr,U）Ti₂O₇中;较多CaZrTi₂O₇的生成有利于Ca（Zr,U）Ti₂O₇固溶更多的U;模拟放射性焚烧灰掺量为60%、UO₂含量为6.88%的人造岩石固化体,1～35d铀的归一化浸出率为0.17~2.81μg/(cm²•d),42～192d铀的归一化浸出率为0.09～0.13μg/(cm²•d)。     

Pu(OH)4(am)与碳酸根的配位行为研究

为了解在惰气环境Pu(OH)_4(am)与碳酸盐溶液中HCO^-₃，CO^2-₃的配位行为，考察了放置时间对Pu总浓度的影响；同时也考察了pH值、碳酸根总浓度变化对碳酸盐溶液中Pu的主要存在形态及溶解总浓度的影响。实验结果表明，HCO^-₃离子与Pu(OH)_4(am)生成[Pu(OH)₄(HCO₃)₂]^2-（lg K=-2.61±0.18, lgβ=54.25±0.18）或[Pu(OH)₂(CO₃)₂]^2-（lgK=-2.61±0.18, lgβ=46.91±0.18）；CO^2-₃离子与Pu(OH)_4(am）生成[Pu(OH)₄(CO₃)₂]^4-（lgK=-3.52±0.11, lgβ=53.33±0.11）。可能的配位反应方程式为： Pu(OH)_4(am)+2HCO^-₃ = [Pu(OH)₄(HCO₃)₂]^2-, Pu(OH)_4(am)+2HCO^-₃ =[Pu(OH)₂(CO₃)₂]^2-+2H₂O, Pu(OH)_4(am)+2CO^2-₃=[Pu(OH)₄(CO₃)₂]^4-。     

废水组分对离子交换树脂处理含铀废水的影响

采用静态吸附和动态柱式实验相结合的方法,研究含铀废水中其它组分对201×7强碱性阴离子交换树脂处理含铀废水工艺过程除铀性能的影响。实验结果表明：溶液中存在的常量阴离子、三乙醇胺和机油等不同程度影响树脂的交换效率或降低树脂的工作交换容量。当溶液中c(CO^2－₃)≥0.24mol/L、c(HCO^－₃)≥0.28mol/L、c(SO^2－₃)≥0.23mol/L、c(Cl^－)＞0.09mol/L时,出水铀质量浓度大于20μg/L;树脂可允许通过的最大三乙醇胺浓度不应超过250mg/L;树脂中机油含量大于1%时,树脂的工作交换容量下降16%;树脂中机油含量大于11%时,树脂几乎完全失效。     

空心玻璃微球D2/Ne混合气体充气工艺

本工作主要研究空心玻璃微球对D₂和Ne气体渗透系数的差异，以及研究采用热扩散法在高压充气系统上向空心玻璃微球充入D₂/Ne混合气体的充气工艺。利用干涉条纹法测量了在充气和保气时Ne的气体渗透系数，它们分别为K_Ne,350℃=2.6×10^-18和K_Ne,25℃=8.0×10^-22mol•m^－1•s^－1•Pa^－1。根据D₂的气体渗透系数确定了玻璃微球充D₂/Ne混合气体的充气方法和充气平衡时间，平衡时间以充纯Ne时间为准。此外，还研究了空心玻璃微球充入混合气体后的保气性能。     

乙醛肟与亚硝酸反应的动力学研究

采用分光光度法研究乙醛肟与亚硝酸在高氯酸和硝酸介质中的反应动力学，得到了反应动力学方程。实验结果表明，20℃时，乙醛肟与亚硝酸的反应速率常数为（921.6±7.4）(mol/L)^－1.5·min^－1，乙醛肟与亚硝酸能快速发生反应；提高乙醛肟、亚硝酸浓度和温度，乙醛肟与亚硝酸的反应速率随之加快。在乏燃料后处理中，当以乙醛肟作为U、Pu分离的还原剂时，其本身又可作为亚硝酸清扫剂，此时，无需另加支持还原剂。      

氨基羟基脲与Pu(Ⅳ)的还原动力学研究

研究了氨基羟基脲(HSC)与Pu(Ⅳ)的还原反应动力学,其动力学方程式为：-d_c（Pu(Ⅳ)）/d_t=kc（Pu(Ⅳ））c^1.06（HSC）c^-0.43（H⁺）c^-0.58（NO₃^-）,在22.1℃时反应速率常数k＝(11.8±1.1)（mol/L）^-0.046•s^-1,活化能为(71.0±1.0)kJ/mol。研究了氨基羟基脲浓度、H⁺浓度、硝酸根浓度、Fe³⁺浓度、UO₂²⁺浓度对氨基羟基脲与Pu(Ⅳ)还原反应速率的影响,增加氨基羟基脲浓度,降低H⁺浓度、硝酸根浓度,Pu(Ⅳ)还原速度增加;UO₂²⁺浓度和Fe³⁺浓度对Pu(Ⅳ)还原速度基本无影响。