Синтез и кристаллохимическое исследование фосфатов 4 х-валентных f-элементов

• Автор: Китаев, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 122 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 Литературная часть

Химия и кристаллохимия ортофосфатов 4хвалентных элементов и тория каркасного строения

ГЛАВА 2 Экспериментальная часть

Фосфаты церия, тория, урана, нептуния и плутония в степени окисления 4. Синтез, закономерности структурообразования. Термическая и радиационная

устойчивость

2.1. Объекты исследования. Методы синтеза и исследования

2.2. Фосфаты церия IV.

2.2.1. Синтез, рентгенографическое и ИК спектральное исследование

2.2.2. Уточнение структуры фосфатов Во.5Се2Рз В , Са методом полнопрофильного рентгеновского анализа методом Ритвсльда
2.2.3. Изучение изоморфизма в рядах фосфатов Се1У и 4хвалентных с1элементов
2.3. Фосфаты тория, урана, нептуния и плутония с 2хвалентными элементами.
2.4. Получение и закономерности фазообразования в рядах фосфатов церия, тория, урана М1У с двухвалентными В и трехвалентными ЯШ элементами общего формульного состава ВыКП1М1УРз.
2.5. Поведение сложных ортофосфатов церия, тория, урана, нептуния, плутония и тория при нагревании.
2.5.1. Термическая устойчивость.
2.5.2. Тепловое расширение
2.6. Керамики на основе ортофосфатов, содержащие уран и плутоний. Разработка методов синтеза. Синтез керамических образцов и их рентгенографические исследования
2.7. Радиационные испытания сложных фосфатов, содержащих кальций, кадмий, гадолиний, титан, гафний, церий и уран
ГЛАВА 3 Обсуждение результатов
Особенности фазообразования в системах фосфатов 4Г, 5Гэлементов и тория в степени окисления 4
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


По теме диссертации опубликовано 5 статей, принято в печать 4 статьи в журналах Радиохимия Кристаллография xi i i Новые технологии для энергетики, промышленности и строительства i. Объем и структура. Диссертационная работа изложена на 2 страницах машинописного текста и состоит из введения, 3 глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа содержит таблиц и рисунок. Список литературы включает 1 ссылку на работы отечественных и зарубежных авторов. Экспериментальная работа по синтезу и исследованию веществ была выполнена диссертантом на кафедре строения вещества Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. Часть экспериментов и анализов были выполнены в лаборатории топлива ФГУП ГНЦ РФ Физикоэнергетический институт г. Обнинск, лабораториях кафедры кристаллографии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, лаборатории радиоактивных отходов ФГУП ГНЦ РФ НИИ Атомных реакторов г. ФГУП ВНИИ Неорганических материалов г. Москва. В последние годы большое внимание уделяется изучению минералоподобных соединений с цслыо использования их для концентрирования радионуклидов и иммобилизации высокоактивных отходов. Интерес к природным минералам и их искусственным аналогам вполне оправдан, поскольку они обладают относительно высокой гидролитической и термической устойчивостью и способностью к внедрению в кристаллическую структуру различных по природе радионуклидов. Надежная фиксация радиоактивных атомов и их нераспространение в окружающую среду являются основными критериями безопасности при обращении с различными веществами, материалами, изделиями и отходами, содержащими актиноиды и экологически опасные радионуклиды. В неорганической химии большое место занимают безводные ортофосфаты с общей формулой МешРС4п. Важнейшая черта соединений состоит в том, что в их состав входят атомы подавляющего большинства элементов Периодической системы. Это означает, что имеется принципиальная возможность для включения в состав и структуру соединений практически всех радионуклидов и продуктов ядерного деления. Несмотря на то, что к настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал по синтезу и изучению фосфатов Гэлементов состава МешРп, однако он является разрозненным. В работе 1 приведено теоретическое и экспериментальное обоснование принципов формирования безводных ортосоединений сложного состава, а также их классификация и распределение по формульным типам. При этом для исследователей открывается возможность составления различных вариантов для рассмотрения ортосоединений в зависимости от сложности состава, валентности и сорта катионов. Известно, что при решении практических задач особая роль принадлежит кристаллохимическим исследованиям, которые позволяют глубже понять взаимосвязь состава, строения и свойств соединений. Знания о строении и свойствах кристаллических фосфатов формируют теоретический фундамент при разработке матриц минералоподобного вида для прочной фиксации радионуклидов и последующего безопасного хранения радиоактивных отходов. Среди фосфатных материалов такого назначения наибольшее внимание уделяется изучению соединений разнообразного состава со структурами типа монацита, натрийцирконий фосфата, шеелита, циркона и эвлитина. Именно сложность катионного состава композиций является отличительной особенностью объектов исследования при решении проблем химического связывания отходов радиохимических производств и их отверждения. Выбор базовой структуры матрицы в таких случаях основывается на ее способности сохранять фазовую однородность при переходе от простых составов к сложным в широких концентрационных, а также температурных интервалах. Причем вариации составов не должны приводить к снижению качественных характеристик конечного продукта. Такой подход при выборе наиболее эффективных матриц требует, безусловно, всестороннего изучения строения и свойств большого числа соединений с различным катионным составом. В соответствии с работой 1 все возможные теоретические ортосоединения сложного состава с участием четырехвалентных элементов описываются видами формульных рядов, которые приведены в таблице 1.