ZnO-B_2O_3-P_2O_5无铅玻璃结构的红外光谱研究

借助于红外光谱研究了ZnO-B2O3-PzO5磷酸盐玻璃的结构,分别讨论了玻璃中B2O3/ZnO组成的变化和P2O5/ZnO组成的变化对磷酸盐玻璃结构的影响.结果表明:玻璃中硼氧三角体[BO3]随B2O3含量的增加而增多,而硼氧四面体[BO4]减少,当B2O3≥30%(摩尔含量)时,[BO3]急剧增多,导致玻璃的化学稳定性先缓慢下降后急剧下降;随P2O5含量的增加,[BO3]减少而[BO4]增加,当P2O5≥45%(摩尔含量)时,玻璃中的B3+主要以硼氧四面体[BO4]的形式存在.     

氧化硼对硅酸盐玻璃固化体结构及抗浸出性能的影响

以SiO2、Al2O3、B2O3、CaO、Na2O为原料,加入5%CeO2(质量分数)作为模拟核素,利用熔融法制备硼硅酸盐玻璃固化体,对含锕系元素的放射性废物进行固化处置。通过傅里叶红外光谱仪、紫外激光拉曼光谱仪和差热分析仪等对热处理后玻璃固化体进行表征,以电感耦合等离子体质谱测试玻璃固化体抗浸出性能。结果表明:B2O3含量为15.79wt%时固化体玻璃化转变温度Tg最大;玻璃中存在[SiO4]、[BO3]、[BO4]等基团,随着B2O3含量的增大,部分[BO4]转变为[BO3];Ce在产品一致性测试法(PCT)下标准化浸出率NR先减小后增大,B2O3含量达到15.79wt%时玻璃抗浸出效果最好。     

Cr2O3对高放核废料磷酸盐玻璃固化体的影响

在含高放核废料的玻璃固化体中添加了不同含量的Cr2O3，以考察其对玻璃固化体的结构和性质的影响．对添加Cr2O3的玻璃固化体进行了各种方法(溶出速率法，蒸汽水化侵蚀和试样坚固性法)的化学稳定性的测试．测试结果表明，Cr2O3的引入不会对玻璃固化体的化学稳定性产生不良的影响．与此相反，Cr2O3能抑制各种离子自玻璃固化体中沥析出来，改善玻璃固化体的化学耐蚀性．XRD内标法测定，Cr2O3在铁磷酸盐玻璃中的溶解度可达4．1％，是其在硼硅酸盐玻璃的3倍．FTIR和DTA的结果表明，不同含量的Cr2O3的引入，不会对玻璃固化体的网络结构造成显著的变化．Mossbauer谱表明，Fe^2 ／Fe^3 的比值随着Cr2O3的含量的增加而增大，说明Cr离子和Fe离子在玻璃熔制过程中发生氧化还原反应，形成的Cr^ 6有利于提高玻璃固化体的化学耐蚀性．     

模拟镧系元素固化的掺La2O3玄武岩玻璃的结构与性能研究

以玄武岩玻璃为基体，使用La元素模拟高水平放射性废物(HLW)中的核素U,采用熔融-热处理的方法制备掺La₂O₃玄武岩玻璃固化体，研究了不同La₂O₃含量的玻璃固化体的结构、热稳定性和抗浸出性能的变化。XRD和SEM分析表明，当La₂O₃含量增加到12%(质量分数)时，所得样品均表现为玻璃相。Raman分析表明，随着La₂O₃的加入，玻璃网络中多元环和四元环的Si-O-Si键断裂，Al³⁺反而会更多地参与网络连接，并且La₂O₃的加入有助于提高玻璃网络的聚合度。根据DSC分析可知，随着La₂O₃含量的增加，玻璃固化体的结构刚性提高，热稳定性总体来说有所增强。采用产品一致性试验法(Product consistency test, PCT)计算样品的归一化浸出率，结果表明所有样品都具有较好的化学稳定性，La...     

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。     

温度对含模拟α-高放核废液的磷酸镁水泥固化体性能的影响

利用磷酸镁水泥(Magnesium potassium phosphate cement,MPC)对模拟α-高放核废液(HLW)进行固化,研究温度对固化体力学性能、物相组成、微观形貌及核素Cs~+浸出率的影响。BET、XRD、SEM及AAS等测试结果表明,室温下MgO、KH2PO4与高放核废液反应形成致密结构;随着温度的升高,固化体脱水,400℃时孔道结构增多,平均孔径增大,抗压强度降低,Cs~+浸出率增加;温度继续升高,磷酸镁水泥烧结陶瓷化,平均孔径逐渐减小,抗压强度增大;900℃时固化体表现出良好的陶瓷结构特征,晶粒完全熔融,晶粒间没有明显界线,Cs~+的28d浸出率为7.21×10~(-6) g/(cm~2·d)。不同温度下高放核废液的磷酸镁水泥固化体核素Cs~+的浸出率均能达到玻璃固化体的性能要求,表明磷酸镁水泥用于固化高放核废液具有明显优势。     

含钛磷酸盐玻璃NaTi2(PO4)3-0.9Ca3(PO4)2的析晶行为

利用差热分析、X射线衍射仪、液氮吸附BET孔经测试仪对组成为NaTi2(PO4)3-0.9 Ca3(PO4)2的含钛磷酸盐玻璃的析晶行为进行了研究.通过对该玻璃相继进行成核、析晶和酸浸泡处理制备了NaTi2(PO4)3骨架多孔微晶玻璃.证明该玻璃在646℃8h成核处理过程中产生了旋节分解特征的成分偏聚,形成了富TiO2玻璃相和富CaO玻璃相交错生长的连通结构,成核处理后的玻璃在738℃析晶过程中依次在富钛相和富钙相中析出NaTi2(PO4)3和β-Ca3(PO4)2.成核过程对析晶的促进作用是通过促进NaTi2(PO4)3的析出而实现的.     

牙科热压技术对新型玻璃陶瓷微观结构和化学稳定性的影响

实验的目的是分析牙科热压技术对新型二硅酸锂玻璃陶瓷微观结构和化学稳定性的影响.对Li2O-SiO2-K2O-Al2O3-Zr02-P2O2玻璃系统进行晶化热处理,应用牙科热压技术制备化学稳定性测试试件.X射线衍射(XRD)分析热压前后玻璃陶瓷的物相组成,扫描电镜(SEM)观察微观结构,根据ISO6872标准测试材料的化学稳定性.结果表明,热压前后玻璃陶瓷的晶相组成均以二硅酸锂(Li2Si2O5)为主,热压后,主峰强度增高,晶体尺寸增大,并且呈现沿热压方向的定向排列趋势.热压前后玻璃陶瓷的化学稳定性均符合ISO6872标准要求,热压组试件对化学腐蚀有较强的抵抗性.牙科热压技术能够改变实验玻璃陶瓷的微观结构,进而提高材料的化学稳定性.     

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.     

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。