P_(2)O_(5)对模拟高放玻璃固化体析晶和抗浸出性能的影响

针对高放废液硼硅酸盐玻璃固化体易析出辉石晶相的问题,本文采用P_(2)O_(5)部分替代硼硅酸盐基础玻璃配方中的MgO和CaO,研究了P_(2)O_(5)掺量(质量分数为0~8%)对玻璃固化体析晶和抗浸出性能的影响。结果表明,当P_(2)O_(5)掺量为0~3%时,样品为无定形态,在850℃热处理6 h后,P_(2)O_(5)掺量为0~2%的样品主要析出辉石晶相,而P_(2)O_(5)掺量为3%的样品析出了少量硅酸钙晶相,辉石晶相基本消失;当P_(2)O_(5)掺量高于3%时,样品析出球形Na_(3)Ca_(6)(PO_(4))_(5)晶体,且析晶度随P_(2)O_(5)掺量的增加而升高。29 Si MAS NMR和^(11)B MAS NMR分析表明,随着P_(2)O_(5)掺量的增加,玻璃网络结构中Q^(3)、Q^(4)和BO_(3)结构单元含量逐渐增加。静态浸泡法(MCC-1)试验结果表明,样品的抗浸出性能随P_(2)O_(5)掺量的增加而逐渐提高,其中P_(2)O_(5)掺量为3%的样品浸泡28 d后,Si、B、Na和Cs元素的归一化浸出率分别为0.508、0.468、0.533、0.280 g/(m^(2)·d)。

硫酸铅在硼硅酸盐玻璃熔体中的溶解特性

针对高硫、高钠的高放废液玻璃固化过程中Na_(2)SO_(4)极易分解和分相的问题,本文提出在模拟高放废液中加入适量Pb(NO_(3))_(2)溶液将Na_(2)SO_(4)转变成PbSO_(4),再利用熔融法制备硼硅酸盐玻璃固化体。首次采用在钢铁材料中广泛应用的高温激光共聚焦显微镜原位观察PbSO_(4)在玻璃熔体中的溶解特性,并探究不同温度(800~1 150℃)下PbSO_(4)与硼硅酸盐玻璃混合熔制后的热稳定性以及玻璃体中的硫含量。结果表明:在硼硅酸盐玻璃中掺入6%(质量分数,以SO;计)PbSO_(4)的样品在800℃和900℃为均匀的玻璃陶瓷,其中800℃时主要含SiO_(2)及少量BaSO_(4)、PbSO_(4)晶体,900℃时SiO_(2)晶体减少,BaSO_(4)晶体增多,PbSO_(4)消失并出现CaMgSi_(2)O_(6)晶体;样品在1 000℃时玻璃表面开始出现由PbO、BaSO_(4)、LiNaSO_(4)晶体组成的白色分相,在1 000~1 100℃时圆形PbO晶体逐渐长大,BaSO_(4)晶体由块状变为条状;样品在800~1 000℃时玻璃体中的硫含量基本保持不变,随着温度进一步升高硫含量迅速下降。

Nd2O3对钼酸钙-钙钛锆石硼硅酸盐玻璃陶瓷结构和性能的影响

针对乏燃料后处理产生的高放废液中具有镧系元素(Ln)和过渡金属元素(Mo)含量较高的特点,本实验开发了一种以钼酸钙和钙钛锆石为主晶相的硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体,并研究了Nd_(2)O_(3)含量(0%~5%,摩尔分数,下同)对玻璃陶瓷固化体的物相组成、形貌结构和抗浸出性能的影响。结果表明,Nd_(2)O_(3)含量为0%~3%的固化体仅含均匀分布在玻璃基质中的钼酸钙和钙钛锆石两种晶相;随Nd_(2)O_(3)含量增加,固化体的BO_(4)向BO_(3)转变,玻璃陶瓷固化体的体积密度和氧堆积密度逐渐增加,结构变得更加致密;产品一致性测试(PCT)结果表明,28 d后含Nd_(2)O_(3)玻璃陶瓷的Mo浸出率相较于不含Nd_(2)O_(3)玻璃陶瓷的Mo浸出率(LR)低了约两个数量级,其中Nd_(2)O_(3)含量为3%样品的LR_(Si)、LR_(Ca)、LR_(Mo)和LR_(Nd)分别约为1.90×10^(-3)g·m^(-2)·d^(-1)、6.38×10^(-4)g·m^(-2)·d^(-1)、8.27×10^(-5)g·m^(-2)·d^(-1)和1.42×10^(-6)g·m^(-2)·d^(-1)。