Инкорпорирование компонентов РЗЭ-, актиноидной фракций ВАО и продуктов коррозии в цирконолитовую керамику из механически активированной оксидной шихты

• Автор: Миронов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Проблемы обращения с ВЛО

1.2. Материалы, используемые для иммобилизации ВАО.

1.2.1. Требования, предъявляемые к матрицам для иммобилизации ВЛО.

2 Матричные материалы на основе цемента и битума

1.2.3 Стекла .

4 Керамика.

5. как перспективная матрица для отверждения ВЛО.

1.2.5.1. Способы получения

1.2.5.2. Физикомеханические свойства

1.3. ЦИРКОНОЛИТ ЗАМЕЩЕННЫЙ ЦИРКОНОЛИТ КАК МАТРИЦА ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ
ЛАНТАНОИДОВ И АКТИНОИДОВ
1.3.1. Способы получения .
1.3 2. Физикомеханические свойства
1.3.3 Механическая активация в синтезе циркополита.
1.4. Анализ фазового состава цирконолитовой керамики с использованием
методов математического моделирования.
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Реактивы
2.2. Методики проведения экспериментов.
2.3. Приборы и аппараты
2.4. Физикохимические методы анализа
2.4.1. Грану л о метрический анализ
2.4 2. Рентгенофазовый анализ
2 4 3 Электронная микроскопия.
2.5. Методы определения физикомеханических свойств керамических образцов.
3. СИНТЕЗ ЦИРКОНОЛИТОВОЙ КЕРАМИКИ МЕТОДОМ ХПС МЕХАНИЧЕСКИ А1СТИВИРОВАННОЙ ОКСИДНОЙ ШИХТЫ, ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ
3.1. Влияние длительности механического воздействия на свойства оксидной
3.2. Влияние механообработки на фазовый состав оксидной шихты
3.3. Подбор режимов синтеза консолидации и спекания керамики из
механически активированной шихты
3.4. Изучение процесса инкорпорирования индивидуальных РЗЭ в структуру
цирконолита.
3.5. Изучение процесса инкорпорирования продуктов коррозии в структуру
цирконолита.
3.6. Синтез и изучение фазового состава и морфологии содержащих
ЦИРКОНОЛИТОВЫХ КЕРАМИК
3.7. Влияние окислительновосстановительных условий на фазовый состав и
Сесодержащей титанатной и цирконатной керамики
4. ВЫВОДЫ
5. ЛИТЕРАТУРА
6. ПРИЛОЖЕНИЯ вв
Введение


Помимо химической устойчивости, наряду с вышеназванным при выборе матрицы важную роль играет е радиационная устойчивость. Матрица со включнными ВАО будет подвергаться действию а, Рчастиц и уизлучения благодаря распаду содержащихся в отходах радионуклидов. Основным источником радиационных эффектов в отвержднных ВАО является араспад вклад Рчастиц, нейтронов и осколков деления существенно меньше . Негативное действие радиоактивного излучения на стабильность матрицы и инкорпорированных в не РАО может проявляться поразному. Вопервых, немалую роль играет индуцированное повреждение твердого тела, за счт которого происходит смещение атомов, образование вакансий и появление межузельных атомов . Вовторых, воздействие радиации проявляется при взаимодействии с водой, воздухом или водяным паром в образовании разнообразных коррозионноактивных радиолитических продуктов, включающих азотную кислоту, пероксид водорода и такие виды радикалов, как НОг и О2. В некоторых системах механизм радиолиза может доминировать над процессами атомных смешений от упругих соударений . В особенности это характерно для хранящихся на воздухе остеклованных отходов . Радиационные эффекты, накапливающиеся в отвержднных отходах, вызывают структурные и химические изменения на атомном уровне, что может приводить к изменению объма, микроструктуры, механических свойств матрицы, е устойчивости к выщелачиванию, а также к накоплению гелия ,. Что касается мультифазных материалов, то для них различия в величине эффектов, вызванных радиацией, могут стать дополнительным фактором, снижающим их устойчивость, поскольку различные фазы изменяют свои физические и механические свойства неодинаково, что может привести к растрескиванию . Основные эффекты, которыми может сопровождаться внутреннее облучение матрицы со включнными высокоактивными отходами, рассмотрены ниже. Вопервых, под действием облучения могут значительным ухудшиться механические свойства матрицы повысится пористость, понизится прочность. При длительном внутреннем аоблученин накопление гелия может привести к увеличению пористости, что, в конечном счте, отразится на прочности материала. Прочность, кроме того, может снижаться вследствие микрорастрескивания и других деформаций, вызванных ростом внутренних напряжений в материале. Под действием ачастиц возможно изменение объма блока с иммобилизованными отходами . Согласно расчетам при дозе, меньшей араспадовм3, объмы стекла и керамики практически не подвергаются изменению. При дозах порядка 5 араспадовм3 изменение объма максимально, после чего дальнейший рост накопленной дозы на порядка не приводит к дополнительному изменению объма. Под действием излучения могут меняться не только механические и физические свойства, но и сама структура матрицы. И этот эффект характерен как для аморфных, так и для кристаллических матриц. Радиационное воздействие на аморфную фазу например, стекло может сопровождаться е кристаллизацией. Возможен и обратный эффект кристаллические фазы отвержднных отходов под действием ионизирующего излучения могут аморфизироваться. И тот, и другой процесс в конечном итоге приводят к увеличению скорости выщелачивания радионуклидов из отвержднного материала либо вследствие физического разрушения материала увеличение доступной поверхности, либо изза снижения химической устойчивости фазы, содержащей радионуклиды. Таким образом, внутреннее или внешнее облучение матрицы в конечном счте негативным образом влияет на скорость выщелачивания радионуклидов. Подытоживая рассмотрение различных аспектов, которые необходимо учитывать при выборе материала для матрицы, представляется целесообразным привести количественные нормативные требования к ним. В Российской Федерации требования к основным свойствам отвержднных высокоактивных отходов регламентируются ГОСТом Р 6 см. Таблица 1. Модуль Юнга, ГПа не менее 5. Скорость выщелачивания, определнная по ГОСТ 4, гсм2сут для Сб и 8г не более для Ри не более 1 О7. Качественные требования к матрице для иммобилизации ВЛО могут быть сформулированы следующим образом.