Стеклокристаллические плавленые материалы на титанатной и титано-силикатной основе для иммобилизации радиоактивных отходов

• Автор: Лащенова, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МАТРИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ РАО (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Виды радиоактивных отходов
1.2. Традиционные методы кондиционирования РАО
1.3. Стеклообразные матричные материалы для иммобилизации РАО
1.3.1. Силикатные и боросиликатные стекла
1.3.2. Фосфатные стекла
1.4. Керамика для иммобилизации РАО
1.4.1. Спеченная керамика
1.4.2. Плавленая керамика
1.5. Стеклокристаллические материалы для иммобилизации РАО
1.6. Методы получения стеклообразных, кристаллических и стеклокристаллических форм РАО
1.7. Заключение к главе
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Составы РАО, подлежащие кондиционированию
2.2. Выбор составов стеклокристаллических материалов
2.3. Синтез материалов
2.4. Определение величины потерь радионуклидов и макрокомпонентов при улетучивании
2.5. Физико-химические методы анализа
2.6. Определение свойств материалов
2.7. Математическая обработка экспериментальных данных
3. ХАРАКТЕРИСТИКА РАДИОАКТИВНЫХ ЗОЛЬНЫХ ОСТАТКОВ ПЕЧЕЙ СЖИГАНИЯ РАО И СИНТЕЗИРОВАННЫХ НА ИХ ОСНОВЕ СИЛИКАТНЫХ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Фракционный и изотопный состав образцов
3.2. ДТА и фазовый состав образцов
3.3. Микроструктура и распределение элементов в плавленом зольном остатке
3.4. Гидролитическая устойчивость образцов
3.5. Унос радионуклидов при плавлении зольного остатка
3.6. Заключение к главе
4. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ СОСТАВА Ca0-(Na20,Cs20,Al203)-Ti02-Si02
4.1. Химический и фазовый составы материалов
4.2. Структура образцов по данным ИК спектроскопии
4.3. Радиационные центры и структура материалов
4.4. ЭПР парамагнитных ионов
4.5. Микроструктура и распределение компонентов в стеклокерамике с имитатором ВАО
4.6. Свойства материалов
4.6.1. Выщелачивание ионов цезия и стронция
4.6.2, Летучесть компонентов из расплавов
4.7. Заключение к главе
5. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТИТАНО-СИЛИКАТНЫХ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ
ИММОБИЛИЗАЦИИ CS/SR ФРАКЦИИ ВАО ПЕРЕРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
5.1. Стеклокристаллические материалы на основе сфена
5.1.1. Химический и фазовый состав материалов
5.1.2. Структура образцов по данным ИК спектроскопии
5.1.3. РПЦ и структура материалов
5.1.4. ЭПР парамагнитных ионов
5.1.5. Распределение компонентов между сосуществующими фазами в стеклокерамике
5.1.6. Выщелачивание компонентов из стеклокерамики
5.2. Материалы типа Бупгос
5.2.1. Химический и фазовый составы
5.2.2. Составы индивидуальных фаз и распределение компонентов между ними
5.2.3. Выщелачивание компонентов из материалов типа Булгос
5.3. Заключение к главе
6. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАВЛЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТИПА 8УтОС НА ОСНОВЕ ЗОЛЬНОГО ОСТАТКА
6.1. Материалы типа Бупгос-С
6.1.1. Химический и фазовый составы
6.1.2. ИК и ЭПР спектры плавленой керамики
6.2. Материалы типа 8упгос-А
6.2.1. Выбор состава материала
6.2.2. Характеристика материала 8упгос-А, полученного из расплава
6.2.3. Изучение процессов минералообразования при нагревании шихты состава Буигос-А
6.2.4. Выщелачивание радионуклидов и элементов РАО из материалов типа Зупгос
6.3. Материалы на основе зольного остатка и оксида титана
6.3.1. Составы материалов и особенности их синтеза
6.3.2. Фазовый состав образцов
6.3.3. Выщелачивание компонентов из материалов на основе зольного остатка и оксида титана

две равновесные фазы [31]). При более медленном охлаждении (90°С/ч) размеры ликвационных образований увеличиваются. При метастабильной ликвации сосуществуют две фазы - одна из которых обогащена СаО и ТЮ2, а другая -Si02. Дополнительная термообработка при 850-1000°С приводит к кристаллизации сфена, кристаллы которого распределяются в стеклофазе щелочно-алюмо-силикатного состава [114,115].
Для анализа надежности иммобилизации элементов РАО в сфене привлекались данные, полученные при изучении природных образцов сфена [115], в том числе по ЭПР парамагнитных ионов (V02+, Fe3+, Ti3+) [125,126].
В Институте Гана-Майтнер (Германия) путем контролируемой девитри-фикации стекол на боросиликатной основе с различными добавками (Li20, MgO, ZnO, ТЮ2) были получены стеклокерамики, содержащие кристаллические фазы эвкриптита (LiAlSiO и сподумена (LiAlSi206), нефелина (NaAlSi04), перовскита (СаТЮ3), цельзиана (BaAl2Si208), диопсида
(CaMgSi206), а также минорные фазы РЗЭ-бритолита CaLaSiO, Мо-нозеана Na8(AlSi04)6-Mo04, поллуцита (Cs,Na)AlSi206, Li-Zn- и Na-Zn-силикатов [115,127].
Стеклокерамики с основной фазой цельзианом (дополнительные фазы пирохлор REE2Ti2C>7, шеелит ВаМо04, поллуцит и Мо-нозеан), содержащие около 20 мас% продуктов деления, были изучены наиболее детально. Исходные стекла варили при 1175-1250°С, затем проводили их термообработку при температурах -600-6 5 0°С в течение 3 ч для создания центров кристаллизации и 800-850°С в течение 10-15 ч для кристаллизации целевых фаз. Скорости выщелачивания компонентов из стеклокерамик при определении по методике МСС-1 составляли -10~4 г/(см2-сут). Облучение альфа-частицами от инкорпорированных в стеклокерамике изотопов 23SPu до дозы 2-1018 а/т увеличивало суммарную скорость выщелачивания примерно на 1-1,5 порядка величины.
Стеклокерамика на основе фресноита (BaTiSi2Og) с дополнительными фазами Ва-прайдерита BaFe2Ti60i6 (железистый аналог голландита), пирохлора и