石墨粉中添加TiN合成金刚石的颜色与热稳定性研究

为了研究在石墨粉中添加不同含量TiN对合成金刚石的颜色与热稳定性的影响,以石墨和Fe70Ni30合金粉末作原料,用TiN作添加剂,在高温高压条件下合成出金刚石.在相同合成工艺条件下,当反应体系中TiN加入量不同时,合成出的金刚石无论在颜色还是在热稳定性方面都存在较大差异.当TiN加入量接近50×10-6时,容易合成出黄色透明的金刚石.在动态空气流条件下,利用热重和差示扫描量热法对金刚石的热稳定性进行分析,结果表明:石墨粉中添加四种含量不同的TiN所合成出的金刚石,其初始氧化温度在735 ℃～819 ℃之间;1200℃时,热失重率在60%～94%之间.     

锆英石对三价锕系核素固化能力及抗γ射线辐照稳定性

为研究锆英石对三价锕系核素的固化效果及抗γ射线辐照稳定性,以Eu³⁺模拟三价锕系核素,ZrO₂、SiO₂和Eu₂O₃粉体为原料设计了包容量为25%～10%（摩尔分数）的锆英石固化体配方,在1500℃条件下保温22h进行固化体的制备,通过⁶⁰Co源γ射线辐照装置对固化体进行γ射线辐照实验。利用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪和扫描电子显微镜对所制备固化体及经γ射线辐照后固化体的物相、结构及微观形貌进行了分析。结果表明：固化体中虽加入了2.5%～10%的Eu₂O₃,但主物相仍以锆英石物相为主,均具有较高的结晶度,随着Eu₂O₃添加量的增加,变生程度略显增加;固化体经579.1kGy的γ射线辐照后主物相依然以锆英石物相为主,变生程度较辐照前略显增加,但依然具有较高的结晶度。     

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。     

烧结时间对锆英石物相、结构及微观形貌的影响

为研究烧结时间对锆英石物相、结构及微观形貌的影响,以ZrO2和SiO2粉体为原料,通过研磨、烘干、压制成型,在1 550℃下分别保温8~72h进行样品的烧结制备。利用XRD和SEM对获得的系列样品进行表征,利用Fullprof精修软件对样品晶胞参数进行精细化计算分析。结果表明,锆英石晶粒呈板块状排列堆积,存在一定的孔隙,随着烧结时间的延长样品的致密化程度逐渐增强,并且烧结时间过长晶粒会出现熔融态;此外,保温时间对锆英石结晶度有较大影响,保温时间在44h之前,样品结晶度逐渐增强,保温时间超过44h,结晶度又逐渐开始减弱;因此选取适宜的合成温度、适当的保温时间有助于提高固化体合成率及固化体的物理化学性能。     

Nd~(3+)固溶量对锆石基固化体的物相及结构的影响

以Nd2O3,ZrO2和SiO2为基本原料,设计不同固溶量的锆石基三价锕系核素固化体配方,采用高温固相法成功制备Zr1-xNdxSiO4-x/2(0≤x≤1)系列固化体。采用XRD及SEM对系列固化体进行表征,研究三价模拟锕系核素固溶量对固化体物相及结构的影响。结果表明:锆石晶格中的Zr位可以完全被Nd3+替代,当Nd3+的摩尔固溶量小于4%时,固化体保持为单一的锆石相结构,当Nd3+的摩尔固溶量大于或等于4%时,固化体中出现Nd2Si2O7结构物相,并随Nd3+的固溶量进一步增加,Nd2Si2O7结构物相逐渐增多;Nd2Si2O7相为片状形貌,随Nd3+的固溶量增加,固化体的密度随之增大。     

Phase and Structure in the System Gd_(2-x)Eu_xZr_2O_7 (0.0≤x≤2.0)

Pyrochlore Gd2Zr2O7 are considered as an excellent candidate for treatment of radioactive waste forms, because of its superior physical, chemical and anti-irradiation properties. To investigate the phase and structure of pyrochlore Gd2Zr2O7 used for immobilizing Pu(Ⅲ), trivalent europium was used as the simulacrum for plutonium with trivalence. The compounds of stoichiometry Gd2-xEuxZr2O7(0.0x2.0) synthesized by high temperature solid state reaction method, were analyzed with the help of XRD and Rietveld structural refinement method. The results indicated that the phases of compounds continuously kept the phase of pyrochlore under our experimental condition. The linear relation between a andxwas discovered in the system of Gd2-xEuxZr2O7(0.0≤x≤2.0) at 1 773 K, which accorded with a=10.538 41+0.008 95 x, V=1 170.373 32+2.985 97 x.     

地质环境中放射性锆英石的结构演变及抗γ射线辐照能力

为研究放射性核素固化介质备选矿物锆英石随地质年代演变的结构变化及抗γ射线辐照能力,以内蒙古白音宝力道花岗斑岩产出的锆英石（439.8±4.3 Ma）为研究对象,利用60Co源γ射线辐照装置对其进行γ射线辐照,借助多功能显微镜、阴极发光、背散射电子、电子探针、粉末X射线衍射、激光拉曼光谱和红外光谱等表征手段对γ射线辐照前后样品的物相、结构和微观形貌进行观察与分析,并对样品产出的地质背景和化学成分进行了研究。结果表明：内蒙古白音宝力道花岗斑岩所产出的锆英石系岩浆成因,经约4.4亿年的地质演变后,对UO2和ThO2的包容量仍为0.5798%,晶胞参数较标准样品发生了10-3nm量级的微小变化。样品经576 kGy的γ射线辐照后晶胞参数较辐照前发生了10-4nm量级的微小变化。说明锆英石在包容一定量U和Th的情况下具有较好的抗γ射线辐照能力,结构稳定。     

原料粒度对高温固相法制备锆英石粉体的影响

为研究高温固相法制备锆英石粉体所用原料的最佳粒度,以不同粒度的SiO2和ZrO2混合粉体为原料,在1500℃条件下保温4．5h进行锆英石粉体的制备。利用激光粒度分析仪对原料进行粒度分析;使用x射线衍射仅对产物进行物相与结构分析;用扫描电子显微镜观察合成样品的微观结构。研究结果表明：不同粒度的SiO2和ZrO2混合粉体在1500℃条件下保温4．5h均可制备出锆英石粉体,当d（0．5）为2．125μm时制备效果最好,所制各样品的粒度主要集中在0．2～1．5μm之间。     

模拟核素固化体ZrxCe1-xSiO4的制备和表征

为研究锆英石对放射性核素Pu(Ⅳ)的固化能力,选用Ce(Ⅳ)作为Pu(Ⅳ)的模拟替代物质,以ZrO₂、SiO₂和CeO₂粉体为原料,在1500 ℃条件下通过保温72 h进行Zr_xCe_1-xSiO₄（0≤x≤0.5）系列样品的制备。利用XRD对所获样品的物相和结构进行分析,并采用Rietveld结构精修方法对样品的晶胞参数进行精细化计算。结果表明：当0≤x≤0.05时,样品保持为锆英石相;当x>0.05时,有CeO₂物相出现。在锆英石相范围内,晶胞参数a、c、V与x之间符合线性关系。     

凤凰山岩浆岩中榍石的结构演化及稳定性研究

为研究放射性元素固化介质备选矿物榍石随地质年代的结构演化及稳定性,以山西凤凰山花岗岩中的副矿物榍石（～1758Ma）为研究对象,利用偏反多功能显微镜观察其形貌特征;用X射线衍射仪进行物象结构分析;使用配有自动伸缩型能谱仪探头的扫描电子显微镜对榍石样品进行扫描和能谱分析。结果表明：凤凰山岩浆岩产出的榍石经过约1758Ma的地质演化,其晶胞参数发生了变化,变化的主要原因是由于晶体内部残存应力及多种杂质元素侵入发生类质同像作用共同所致;凤凰山岩浆岩中榍石经过长期的地质演化,虽然晶胞参数发生变化,但其晶体结构依然完整,并且具有较高的结晶度。