Разработка технологии иммобилизации жидких высокоактивных отходов в борофосфатное стекло в печи прямого электрического нагрева

• Автор: Ремизов, Михаил Борисович
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Озёрск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Исследование свойств фосфатных стекол, предназначенных для

иммобилизации жидких высокоактивных отходов

1.1.1. Стеклообразование в фосфатных системах

1.1.2. Поведение атомов алюминия и катионов первой группы в фосфатных стеклах и их влияние на свойства матрицы

1.1.3. Поведение железа в фосфатных стеклах

1.1.4. Модификация фосфатных стекол оксидом бора

1.1.4.1. Исследование поведения оксида бора в фосфатной матрице

1.1.4.2. Исследование борофосфатного стекла в качестве матрицы для иммобилизации жидких ВАО

1.1.5. Кристаллизация и фазообразование в фосфатных стеклах

1.1.5.1. Кристаллизационные свойства стекол

1.1.5.2. Кристаллизация стекол, содержащих радиоактивные
отходы
1.1.6. Поведение натрийалюмофосфатного стекла при контакте с водой и выщелачивание некоторых компонентов из стекол с иммобилизованными радиоактивными отходами
1.2. Использование органических восстановителей в процессе остекловывання. Свойства боратов многоатомных спиртов
1.2.1. Влияние органических восстановителей на процесс остекловывания и поведение радионуклидов
1.2.2. Газообразование в npolfecce остекловывания ВАО при использовании органического восстановителя
1.2.3. Технология подготовки борофосфатного стеклообразующего раствора
1.2.4. Взаимодействие борной кислоты с многоатомными спиртами
Основные задачи и направления работы
Глава 2. Исследование фосфатных и борофосфатных стекол
2.1. Исследование кристаллизационной способности фосфатных и борофосфатных стекол
2.1.1. Физические методы исследования стеклоподобных материалов
2.1.2. Исследование кристаллизации и фазообразования лабораторных и модельных производственных расплавов в зависимости от состава и режима охлаждения
2.1.3. Исследование модельных фосфатных стекол, полученных в процессе слива из промышленной печи остекловывания ВАО ЭП-500/3 и их модификация оксидом бора
2.1.4. Попытка оптимизации состава модельного трехкомпонентного расплава по кристаллизационной способности
2.2. Исследование свойств фосфатных и борофосфатных стекол методом планирования на симплексе
2.2.1. Методика планирования и проведения эксперимента
2.2.1.1. Подготовка образцов стекол и определение температуры варки
2.2.1.2. Определение вязкости
2.2.1.3. Исследование выщелачивания некоторых
компонентов в дистиллированную воду
2.2.1.4. Обработка результатов эксперимента
2.2.2. Исследование температуры варки в области стекло-образования натрийалюмоборофосфатной системы
натрийалюминийборофосфатной системы, содержащей радиоактивные отходы
2.2.3. Исследование вязкости расплавов стекол
2.2.4. Относительная скорость изменения вязкости
2.2.5. Исследование химической стойкости стекол
Глава 3. Разработка способов приготовления борофосфатного
стеклообразующего раствора и подготовки жидких ВАО к иммобилизации в борофосфатное стекло
3.1. Разработка способа приготовления водного стеклообразующего
борофосфатпого раствора
3.1.1. Исследование растворимости борной кислоты в многокомпонентном модельном растворе ВАО
3.1.2. Исследование растворимости борной кислоты и буры в растворе гидроксида натрия
3.1.3. Исследование процесса приготовления и стабильности борофосфатного стеклообразующего раствора
3.1.4. Принципиальная технологическая схема приготовления борофосфатного стеклообразующего раствора
3.1.5. Отработка технологии приготовления модельного борофосфатного стеклообразующего раствора в цехе остекловывания ВАО
3.2. Синтез боратов многоатомных спиртов и их использование
в технологии подготовки жидких высокоактивных отходов к
иммобилизации в борофосфатное стекло
3.2.1. Получение борорганических реагентов и исследование их свойств
3.2.2. Варка борофосфатных стекол
3.2.3. Технологическая схема подготовки жидких ВАО к иммобилизации в борофосфатное стекло

Глава 2. Исследование свойств фосфатных и борофосфатных стекол.
2.1. Исследование кристаллизационной способности фосфатных и борофосфатных стекол.
2.1.1. Физические методы исследований стеклоподобных материалов.
Для получения стёкол готовили растворы, содержащие в необходимых концентрациях фосфорную кислоту, азотнокислые соли алюминия, натрия и борной кислоты. Растворы заливали в алундовые тигли и на песчаной бане последовательно проводили в них упарку растворов при постоянном перемешивании и прокаливание при температуре до 300°С. Затем из полученных кальцинатов варили стекла в муфельной печи. В процессе разогрева, начиная с 750 °С, визуально оценивали состояние шихты для определения температуры варки стекла и последующего определения области стеклообразования.
Для исследования свойств фосфатных стекол применяли ряд физических методов - рентгенофазовый анализ, сканирующую электронную микроскопию, дифференциально-термический анализ.
Основной задачей рентгенофазового анализа является идентификация различных фаз в их смеси на основе анализа дифракционной картины, даваемой исследуемым образцом. Основным методом фазового анализа является метод порошка, который получил широкое распространение из-за его простоты и уникальности. Применение данного метода к исследованию стеклокристаллических материалов дает обширную информацию об отсутствии или наличии кристаллических фаз, их кристаллографических характеристиках и относительном содержании [76]. В данной работе измерения проводились на дифрактометре ДРОН-4-13. Принцип действия дифрактометра основан на дифракции рентгеновских лучей от атомных плоскостей кристаллической решетки исследуемого вещества. Каждый пик является отражением п-го порядка от серии плоскостей (Ьк1) с межплоскостным расстоянием б. Согласно уравнению Брегга-Вульфа его положение на днфрактограмме (угол 0) при съемке на излучении с длиной волны X определяется отношением б/п:
Бш 0= пЯ./2б (1)