Синтез, фазообразование и свойства цезийсодержащих фосфатов со структурой тридимита. Разработка технологии получения керамик на их основе

• Автор: Зарипов, Андрей Ринатович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 141 с. : ил.

1.1. Иммобилизация нуклида 7Сб в неорганические матрицы. Отверждение жидких радиоакт ивных отходов и изготовление источников ионизирующего излучения

1.1.1. Стеклообразные матричные материалы.

1.1.2. Цементные компаунды как формы иммобилизации цезийсодержащих ЖРО.

1.1.3. Низкотемпературные фосфатные матрицы на основе гидратированных систем

1.2. Матрицы на основе цезийсодержащих минеральных

1.2.1. Структурный тип коснарита

1.2.2. Структурный тип лангбейнита

1.2.3. Структурный тип тридимита

ХХ

1.3. Источники ионизирующего излучения с радионуклидом Сэ. Материалы активной части

ГЛАВА 2. Синтез сложных ф.осфагов и экспериментальные методы

их исследования.
2.1. Разработка матрицы с высоким удельным содержанием цезия
для источников ионизирующего излучения
2.2. Синтез
2.3. Получение керамик методом холодного и горячего прессования.
2.3.1. Холодное прессование с отжигом
2.3.2. Горячее прессование
2.3.3. Тесты на гидролитическую стойкость.
2.3.3.1. Испытания цезиевых источников
2.3.3.2. Тест на гидролитическую стойкость для стеклоподобных матриц В АО.
2.4. Эксперимент по длительному облучению ортофосфата цезиямагния
2.5. Методы исследования.
2.5.1. Рентгенографический анализ
2.5.2. Совмещенный дифференциальнотермический и термогравиметрический анализы
2.5.3. ИКспектроскопический анализ.
2.5.4. Калориметрия
2.5.4.1. Адиабатическая вакуумная калориметрия
2.5.4.2. Динамическая калориметрия
2.5.5. Электронный микрозондовый анализ
2.5.6. Метод БЭТ. Определение удельной поверхности образцов
2.5.7. Методы определения концентрации цезия в растворах атомноабсорбционная спектроскопия, рентгенофлуоресцентный анализ
2.5.8. Радиометрические методы определения концентрации Ь7Сз в растворах
Глава 3. Закономерност и фазо и структурообразования,свойства
цезийсодержащих фосфатов каркасного строения.
3.1. Фазообразование, кристаллическая структура и особенности изоморфных изо и гетеровалентных замещений в рядах цезийсодержащих фосфатов
3.1.1. Фазообразование в системах С5К.хМечР Ме Мп, 1,
Си, . Кристаллическая структура фосфата СьМРО
3.1.2. Фазообразование в системах СзМ.хЫо.5ХКо.5хР Я А1, Ре. Кристаллическая структура фосфата i.5.
3.1.3. Фазообразование и кристаллическая структура фосфата Сз2Мп0.г1.5РО4з.
3.2. Термодинамические свойства фосфата СзМ2РОд
3.2.1. Термическое поведение и теплоемкость
3.2.2. Термохимические параметры образования.
3.2.3. Термодинамические условия получения СзМР.
3.3. Оптимизация физикохимических основ технологии
получения фосфатов близких по составу к
ГЛАВА4. Получение фосфатных керамик из технологических растворов. Изучение химической стойкости керамик. Результаты производственных испытаний.
4.1. Синтез и исследование тридимитоподобных керамик из имитаторов технологических растворов
4.2. Компактирование материала методом холодного и горячего прессования.
4.2.1. Холодное прессование. Оптимизация режима
4.2.2. Результаты эксперимента по горячему прессованию.
4.2.3. Результаты выщелачивания
4.3. Радиационная стойкость.
4.4. Результаты опытнопромышленных работ по изготовлению источников с радионуклидом ь7Сб на основе цезиймагний фосфатной керамики.
вывода.ПО
ЛИТЕРАУРА.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ


Кроме того, безопасность эксплуатации и хранения хлоридных источников также невысока, ввиду возможной разгерметизации капсул источников по причине ускоренной коррозии. Задачи, решаемые в рамках настоящей работы и связанные с изучением изоморфизма, процессов фазообразования, термической и гидролитической стойкости фосфатов во многом продиктованы особенностями действующего радиохимического производства, аппаратным оформлением радиоизотопного цеха, особенностью химического состава исходных . Полученные в ходе работы данные представляют практический интерес как база для новой технологии производства невыщелачиваемых цезиевых источников. ФГУП ПО Маяк. Основные материалы диссертации представлены в виде устных и стендовых докладов на Международном симпозиуме Научные основы обращения с ядерными отходами СанктПетербург, г. Международной конференции по неорганическим материалам Германия, Дрезден, г. Международном симпозиуме по неорганическим фосфатным материалам Франция, ЛяРошель, г. Российских школах по радиохимии и ядерным технологиям Озерск, , г. Всероссийской конференции Химия твердого тела и функциональные материалы Екатеринбург, г. XVI Международной конференции по химической термодинамике в России Суздаль, г. Международной молодежной научной конференции Полярное сияние СанктПетербург, г. IV Молодежной научнопрактической конференции Ядернопромышлениый комплекс Урала проблемы и перспективы развития Озсрск, , конференции Кристаллохимия и рентгенография минералов . Миасс. Пятой и Шестой Российских конференциях по радиохимии Дубна, г. Москва, г. Всего опубликовано тезисов докладов. По теме диссертации опубликовано 6 статей в российских и зарубежных журналах Журнале неорганической химии, Химическая технология, Вопросы радиационной безопасности. Диссертационная работа изложена на 3 страницах машинописного текста и состоит из Введения, 4 Глав, Выводов, Списка цитируемой литературы и Приложения. Работа содержит таблиц и рисунков. Список литературы включает ссылки на работы отечественных и зарубежных ав торов. Настоящая работа была выполнена диссертантом на кафедре химии твердого тела ННГУ им. Н.И. Лобачевского г. Нижний Новгород. ФГУП ПО Маяк, апробация технологии проведена в цехе радиоизотопного производства ФГУ1 ПО Маяк. Нейтронограммы сняты в Петербургском институте ядсрной физики РАН г. Гатчина. ГЛАВА 1. Проблема обращения с радионуклидом Се в радиохимическом производстве. Содержание цезия в земной коре оценивается в . Он распространен примерно так же, как гафний и уран 1. Цезий имеет изотопа с массовыми числами , из них изотопа радиоактивные и только один нуклид ЬЗС стабильный. Все радиоактивные изотопы цезия искусственные, образующиеся либо при вынужденном делении ядер атомов тяжелых элементов в ядерных реакторах или при ядерных взрывах, либо их получают с помощью ускорителей заряженных частиц 2. Краткая характеристика радиоактивных изотопов цезия приведена в табл. Таблица 1. Сй 9. Сб 2. Наибольший интерес с радиационногигиенической точки зрения представляет Сб радионуклид, который образуется в результате последовательного распада цепочки продуктов деления с массовым числом 7 рис. Хс стаб. Рис. Последовательный распад цепочки продуктов деления с массовым числом 7. Радиоактивный , образующийся при делении 5и, быстро распадается, давая в основном радионуклид ,Хс и лишь в небольшой степени стабильный 6Хе. Радионуклид ,Хе также довольно быстро распадается, образуя 1о7Сз, который при распаде непосредственно или через метастабильное состояние Ь7п1Ва переходит в стабильный Ва. При делении 0 ядер и в среднем образуется 6. Ь7Сз. Сэ и Сь, короткоживущис. Изотопы 3 Сэ, 5Сб накапливаются в облучнном уране и выделяются вместе с 7С5. Схема радиоактивного распада 7Сз приведена на рис. Из схемы видно, что 7Сб распадается с выделением рчастиц с максимальной энергией 0. МэВ, превращаясь в метастабильный 7тВа, последний Т
2. МэВ. Около этих квантов расходуется на образование электронов внутренней конверсии. Остальные 8 3 Сб распадаются непосредственно до стабильного Ва с испусканием рчастиц с максимальной энергией 1. МэВ. МэВ
1. МэВ
Рис. Схема радиоактивного распада 7Сз.