Титаносиликатная стекломатрица для отверждения отходов, содержащих f-элементы

29.05.2013 2013 - №01 Материалы и ядерная энергетика

А.С. Алой Ю.А. Барбанель А.В. Трофименко

https://doi.org/10.26583/npe.2013.1.04

В тройной системе Na2O-TiO2-SiO2 были определены составы титаносиликатных стекол, которые обеспечивают не только стеклоподобную структуру, но и образование в стекле ассоциативных групп минеральноподобных соединений – фресноита (Ba2TiSi2O8) и перовскита (SrTiO3). Эти минералы прочно удерживают в себе fэлементы.

Для изучения возможности включения fэлементов оксиды европия и урана были добавлены в стекла в количестве 3 масс.%. Преобразования, которые произошли во время синтеза стекол и их кристаллизации, были изучены методами рентгеновской дифракции (РД) и дифференциально термического анализа (ДТА). Распределение Eu и U по объему расплавов в стационарных условиях были исследованы с помощью лазерного флуоресцентного метода. Показано, что Eu распределен равномерно по объему стекла, в то время как U имеет тенденцию к седиментации в нижней части тигля за счет гравитации. Степень окисления для Еu была (+3), а U находился в состоянии (+6).

Так как в сетке стекла были реализованы структурные минералоподобные группировки фрестонита и перовскита, химическая устойчивость стекол была очень высокая; так скорость выщелачивания Еu составляла 3⋅10–6 г/м2⋅сут, а U – 4⋅10–6 г/м2⋅сут.

Ссылки

1. Федоров Ю.С., Зильберман Б.Я., Алой А.С. и др. Проблемы модернизации экстракционной переработки отработавшего ядерного топлива//Росссийский химический журнал. – 2010. – Т. LIV. – № 3. – С. 12-23.
2. Lutze Ed. By W. and Ewing R.C. Radioactive Waste Forms for the Future//Elsevier Science Publishers B.V. – 1988. – P. 427–493.
3. Ходаковская Р.Я. Химия титаносодержащих стекол и ситаллов. – М.: Химия, 1978. – 285 c.
4. Павлушкин Н.М., Ходаковская Р.Я. Стеклообразное состояние. – Л.: Наука, 1971. – 310 с.
5. Варшал Б.Г., Илюхин В.В., Блов Н.В. Кристаллохимические аспекты ликвационных явлений в трехкомпонентных титаносиликатных системах//Физика и химия стекла. – 1975. – Т. 1. – № 2. – С. 117-121.
6. Аппен А.А. Химия стекла. – М.: Химия, 1974. – 352 с.
7. Кушников В.В., Матюнин Ю.И., Крылова Н.В.//Атомная энергия. – 1991. – 70. – 4. – С. 239-243.
8. Standard Test Method for Static Leaching of Monolithic Waste Forms for Disposal of Radioactive Waste, ASTM C122092, American Society for Testing and Materials, 1916 Race St., Philadelphia, PA, 19103 (MCC1).

титаносиликатные стекла иммобилизация ВАО фресноит перовскит