磷酸盐玻璃固化体化学耐蚀性研究

摘要：

以在美国Washington州Hanford市存放的17类不同组成的高放射性核废料(high level radioactive nuclear waste, HLW)为研究对象,设计了含Cr2O3为4%(质量分数,下同)的模拟HLW.采用25%～35%磷酸盐与含Cr2O3的65%～75%的HLW模拟组成相混合,经 1 150～1 250 ℃加热处理数小时,能熔化成为均质玻璃体,然后冷却成固化体. 用试样坚固法(product consistency test, PCT)测试包容70%和75%HLW的2种玻璃固化体的各元素,在 90 ℃放置7 d,元素沥析量总和分别为小于1.5 g/m2和2.0 g/m2.用蒸汽水化侵蚀法(vapor hydration test, VHT)对此2种试样在200 ℃的水蒸汽中进行水化侵蚀,经7 d处理,平均被侵蚀的速率分别小于 0.2 g/(m2·d)和 3.5 g/(m2·d).晶化处理后的此2种试样的PCT和VHT测试结果与晶化前基本相近. 对HLW不同包容量的玻璃固化体的红外光谱分析表明:在较高的HLW包容量的玻璃固化体的结构中,容易被水化的(PO3)-结构转化为分离的 (P2O7)4- 或(PO4)3-.X射线衍射分析表明:玻璃固化体中分离的(P2O7)4-和(PO 4)3-阴离子团被金属离子Al3+,Fe3+,Cr3+和Zr4+等所连接,形成O-Me-O-P键,不仅提高了玻璃的抗析晶的能力,而且也大大地提高了其化学稳定性.样品O/(Si+P)的摩尔比为3.7～4.1,从结构上也表明核废料包容量高达70%～75%的玻璃固化体有优良的化学稳定性.

关键词：核废料处理、磷酸盐玻璃、化学稳定性、红外分析、X射线衍射分析

所属期刊栏目：32

分类号：TQ171

资助基金：美国国家能源部资助项目DEFG0796ER4618

在线出版日期：2004-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：460-470