(Sr_(0.1)Th_(0.2)Nd_(0.3)La_(0.2)Gd_(0.2))_(2)Zr_(2)O_(7)高熵烧绿石固化体的制备及化学稳定性

以金属硝酸盐为原材料,通过溶胶-喷雾热解-高温烧结法制备了(Sr_(0.1)Th_(0.2)Nd_(0.3)La_(0.2)Gd_(0.2))_(2)Zr_(2)O_(7)高熵烧绿石固化体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、Raman光谱对固化体结构进行表征,通过MCC-1浸出实验方法分析了固化体化学稳定性。研究结果表明:高熵烧绿石固化体为纯相高熵烧绿石结构,最佳烧结温度为1500℃。随着烧结温度增加,固化体晶粒和密度明显增加。浸出实验结果显示:La、Gd、Zr、Nd元素42 d归一化浸出率为10^(-6)g/(m^(2)·d)量级,Sr、Th元素的42 d归一化浸出率分别为10^(-5)g/(m^(2)·d)和10^(-3)g/(m^(2)·d)量级,固化体表现出良好的化学稳定性。

Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A、B位晶格固化钍的结构演化及化学稳定性研究

A_(2)B_(2)O_(7)烧绿石以其高包容性和物理化学稳定性而成为高放废物固化体候选基材。研究通过喷雾热解-高温烧结制备了Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A、B位钍掺杂Nd_(1.8)Th_(0.2)Zr_(2)O_(7)和Nd_(2)Zr_(1.8)Th_(0.2)O_(7)固化体,利用不同检测手段分析样品结构,并通过MCC-1方法研究了样品化学稳定性。Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A和B位掺杂Th均能形成纯烧绿石结构,掺杂将造成烧绿石结构中48f氧位置参数增大,烧绿石向无序化结构转变。A位掺杂导致烧绿石AO_(8)六面体结构扭曲,B位掺杂导致BO_(6)八面体部分形变。Nd_(1.8)Th_(0.2)Zr_(2)O_(7)和Nd_(2)Zr_(1.8)Th_(0.2)O_(7)固化体在42 d周期后Th离子浸出率在10^(-5) g·m^(-2)·d^(-1)量级,说明锕系核素Th在Nd_(2)Zr_(2)O_(7)的A、B位均能很好地被包容,固化体表现出优异的物理化学性能。