Кристаллические материалы на основе цирконолита для иммобилизации высокоактивных отходов

• Автор: Пташкин, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
ЕЕ Проблема обращения с радиоактивными отходами
Е Е Е Состав радиоактивных отходов
Е 1.2. Многобарьерная концепция долговременного хранения ВАО
1.2. Матричные материалы для отверждения ВАО
1.2.1. Требования, предъявляемые к матрицам
1.2.2. Боросиликатные стекла
1.2.3. Алюмофосфатные стекла
1.2.4. Кристаллические керамики
1.3. Полиминеральная керамика Synroc
1.3.1. Разновидности и состав Synroc
1.3.2. Способы изготовления керамики Synroc
1.3.3. Сравнение устойчивости стекол и керамики Synroc
1.4. Цирконолитовая керамика как перспективная матрица для иммобилизации актинидов и РЗЭ
1.4.1. Природные цирконолиты
1.4.2. Состав и структура цирконолита
1.4.3. Методики получения цирконолита
1.4.4. Изоморфные замещения в цирконолите
1.4.5. Устойчивость цирконолита
1.5. Заключение к главе
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Составы ВАО, подлежащих иммобилизации
2.2. Синтез материалов
2.3. Физико-химические методы анализа
2.4. Математическая обработка экспериментальных данных

3. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГАДОЛИНИЙСОДЕРЖАЩИХ ОБРАЗЦОВ ЦИРКОНОЛИТОВОЙ КЕРАМИКИ, ПОЛУЧЕННЫХ ХОЛОДНЫМ
ПРЕССОВАНИЕМ - СПЕКАНИЕМ И ПЛАВЛЕНИЕМ
ЗЛ. Выбор составов образцов
3.2. Макро - и микроскопическая характеристика образцов
3.3. Дифрактометрическая характеристика образцов
3.4. Изучение химического состава сосуществующих фаз
3.5. Заключение к главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАДОЛИНИЙСОДЕРЖАЩИХ ЦИРКОНОЛИТОВЫХ КЕРАМИК, ПОЛУЧЕННЫХ ИПХТ, И ИХ СРАВНЕНИЕ С КЕРАМИКАМИ, ПРИГОТОВЛЕННЫМИ ТВЕРДОФАЗНЫМ СИНТЕЗОМ
4.1. Синтез и валовой состав керамик
4.2. Фазовый состав и структура цирконолитовой керамики
4.3. Химическая устойчивость цирконолитовой керамики
4.4. Заключение к главе
5. СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ УРАНСОДЕРЖАЩЕЙ ЦИРКОНОЛИТОВОЙ КЕРАМИКИ
5.1. Химический состав образцов и их макроскопическая характеристика
5.2. Оптическое и электронно-микроскопическое изучение образцов
5.3. Рентгенофазовое исследование образцов
5.4. Определение составов сосуществующих фаз в урансодержащих цирконолитовых керамиках
5.5. Изучение структуры модификаций цирконолита методом трансмиссионной электронной микроскопии
5.6. Сравнение цирконолитовых керамик, полученных ХПС, с образцами изготовленными горячим прессованием и ИПХТ
5.7. Химическая устойчивость цирконолитовой керамики
5.8. Заключение к главе
6. РАЗРАБОТКА ТИТАНАТНОЙ КЕРАМИКИ ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ АКТИНИДНЫХ ОТХОДОВ

6.1. Выбор составов керамик
6.2. Рентгено - дифрактометрическое исследование образцов
6.3. Электронно-микроскопическое исследование образцов
6.4. Распределение элементов РАО между фазами
6.5. Выщелачивание компонентов из керамик
6.6. Заключение к главе
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

компонентов, изоморфных с титаном, могут присутствовать Nb, Та, Al, Mg, элементы семейства Fe, а также Сг.
По современным представлениям [24, 153] структура минералов группы цирконолита состоит из связанных между собой гексагональных или тригональных колец, в центре которых расположены атомы титана, каждый из которых окружен шестью атомами кислорода. Эти титан-кислородные полиэдры соединены между собой в шести - и трехчленные кольца и составляют основу кристаллической структуры. Часть атомов титана окружена пятью атомами кислорода в виде тригональных бипирамид. Указанным позициям соответствуют три фиксированных положения атомов титана в структурной решетке, а именно: Ті (I) и Ті (III) с координационным числом 6, и Ті (II) с числом 5. Их количество в элементарной ячейке составляет 8, 4 и 4 атома соответственно. Между двумя сетками ТЮ6 октаэдров в интерстициях искаженной кубической формы располагаются крупные катионы Са с координационным числом 8. Там же находятся атомы Zr, окруженные семью атомами кислорода каждый в форме шестигональных монопирамид. Поэтому с учетом этих различий в координационных числах атомов в структуре кристаллохимическую формулу
Г' VIIIг-* VII-п- Vl-r-V
минералов группы цирконолита правильнее записывать как Саг Zr2 П3 П (Ji4.
Каждые два слоя сеток октаэдров TiOg с межслоевыми катионами составляют единичный структурный модуль. Цирконолит обладает наиболее простой двухмодульной решеткой, в которой соседние модули смещены относительно друг друга на вектор сдвига [153]. Усложнение строения кристаллической решетки вызывается одновременным сдвигом смежных модулей и их поворотом на угол, кратный 120 градусам. Это приводит к формированию трехмодульной элементарной ячейки, характерной для остальных минералов группы - циркелита, полимигнита, а также пирохлора. Параметры элементарной ячейки минералов даны в таблице 1.7 [72].
В статье [152] была предпринята попытка окончательного решения вопроса о классификации и номенклатуре минералов группы цирконолита. Основное заключение указанной работы сводится к тому, чтобы вместо трех названий