乏核燃料后處理產(chǎn)生的高放廢物含有大量的堿/堿土、鑭系元素（Ln）和過渡金屬元素,對人類和生態(tài)環(huán)境具有高危害性。如何安全地處理和處置這些高放廢物引起了公眾和政府的極大關(guān)注。目前,玻璃固化是唯一具有工程化前景的高放廢物固化處理方式,而硼硅酸鹽玻璃是研究最廣泛的基體材料。然而,MoO₃在傳統(tǒng)硼硅酸鹽玻璃中的低溶解度限制了固化體對高放廢液的總體包容量。因此,通過調(diào)節(jié)玻璃配方或開發(fā)新的固化基材以增加固化體的廢物包容量,從而適應(yīng)核能的發(fā)展迫在眉睫。本文立足于解決我國動(dòng)力堆高放廢液固化問題,通過調(diào)控硼硅酸鹽玻璃組分來提高M(jìn)oO₃溶解度,同時(shí)開發(fā)了一種鉬酸鈣-鈣鈦鋯石硼硅酸鹽玻璃陶瓷以固化高放廢物中的裂變產(chǎn)物。所獲得的主要研究結(jié)論如下:（1）MoO₃在硼硅酸鹽玻璃體系（59.97 SiO₂-14.15 B₂O₃-11.51 CaO-2.91 Na₂O-11.46 Al₂O₃）中的溶解度為1.5 mol%,超... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

核燃料循環(huán)產(chǎn)生不同級(jí)別放射性廢物[1]

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6產(chǎn)工藝上更為簡潔，成本更低，同時(shí)比玻璃固化體有更高的穩(wěn)固性和包容性，還能利用目前較為成熟的玻璃生產(chǎn)工藝。在理想的狀態(tài)下，高放廢物中高放射性核素被坡璃陶瓷體中的晶體固化，而其中低放射性或無放射性的廢棄物則被玻璃基體固化，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的優(yōu)化利用。在核廢料形成的群體中，有幾種類型的產(chǎn)品材料被描述為“玻璃陶瓷”或類似的名稱，因此有必要進(jìn)行簡要的區(qū)分。美國國家研究委員會(huì)(TheUSNationalResearchCouncil,NRC)根據(jù)放射性元素的夾雜機(jī)制，將玻璃陶瓷廢物形式分為了三類(見圖1-2)。第一類為晶體在玻璃中形成，但放射性核素(彩色部分)不在晶體中，而在玻璃中(白色）；第二類為晶體在玻璃中形成，一部分放射性核素在晶相中，一部分在玻璃相中，而玻璃將對晶相中的核素形成二次保護(hù)；第三類為大多數(shù)或全部放射性核素都被包含在一種或多種晶相中，而玻璃相的作用在于連接這些晶相并對晶相中的核素形成額外屏障。一般來說，放射性核素的固定可以被認(rèn)為是由于摻入、包封或兩者兼而有之�；瘜W(xué)摻入發(fā)生在原子尺度上，而包封涉及嵌入或物理固存。圖1-2摻入了放射性廢物的玻璃陶瓷分類Fig.1-2Classificationofglass-ceramicsforradionuclideincorporation玻璃陶瓷固化體是晶相與非晶相互鑲嵌的復(fù)相材料，理想的固化形態(tài)為長壽命的核素或“不溶”組分固化于微晶相，剩余核素或組分“溶解”于玻璃相。玻璃陶瓷固化一方面結(jié)合了陶瓷固化與玻璃固化的優(yōu)點(diǎn)，從本質(zhì)上可解決玻璃固化的核廢物包容量不理想和陶瓷固化元素選擇性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不成熟的局限，另一方面玻璃陶瓷固化工藝與玻璃固化工藝相近，可以直接利用技術(shù)已比較成熟的玻璃固化的相關(guān)設(shè)備。因而近年來在科研領(lǐng)域得以廣泛研究。Loiseau等人[23-26]深入研?

些放射性元素如90Sr和137Cs，并且這些分相往往具有高水溶性[]。因此，如果與水接觸，其中的放射性元素將極有可能流入到環(huán)境之中。同時(shí)，這些分相也具有腐蝕性，會(huì)大大降低核廢料玻璃化熔爐的使用效率和壽命。因此，在富鉬廢物中，137Cs和90Sr的固定化更具挑戰(zhàn)性，在處理富含Mo的高放核廢料時(shí)，鉬酸鹽的低溶解度極大地限制了傳統(tǒng)硼硅酸鹽核廢料玻璃的總體廢物負(fù)載能力。這種含137Cs和90Sr的富Mo廢物目前計(jì)劃用鋁硼硅酸鹽固定，但在溶體冷卻過程中，會(huì)發(fā)生液-液相分離，然后是鉬酸鹽相的結(jié)晶和隨后的二次液-液相分離[29-31]，見圖1-3中復(fù)合體系中堿土金屬鉬酸鹽[(Ca,Ba,Sr)MoO4]和氧磷灰石[(Na,Ca,Ln)10(SiO4)6O2]的相分離結(jié)晶過程。圖1-3中y軸是溫度，x軸是成分，虛線表示固定溫度，曲線下區(qū)域是不相容區(qū)域。在足夠高的熔融溫度下，富MoO3相與富SiO2相溶體可能是混溶的，隨著溫度下降，液相的基質(zhì)類型可能發(fā)生相分離。（左邊）富含Mo的液滴進(jìn)一步分離成(a)富Ba和(b)富Sr相，它們以不同的組成結(jié)晶為鉬酸鹽。（右）富SiO2基質(zhì)又相分離出一種新的液相基質(zhì)。這種新的液相為Al和Cs富集相，在樣品完全冷卻后殘留的硼硅酸鹽玻璃相中。而在上一步中相分離出了新的基質(zhì)相中富集了鑭系(Ln)和堿土(AEs)，在完全冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檠趿谆沂w。圖1-3復(fù)合體系中堿土金屬鉬酸鹽[(Ca,Ba,Sr)MoO4]和氧磷灰石[(Na,Ca,Ln)10(SiO4)6O2]的相分離結(jié)晶過程Fig.1-3Complexphaseseparationandcrystallizationinpowellite[(Ca,Ba,Sr)MoO4]andoxyapatite[(Na,Ca,Ln)10(SiO4)6O2]system鉬酸鹽在硅酸鹽玻璃中的溶解與其化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。Mo的價(jià)層電子排布為4d55s1，存在的價(jià)態(tài)有0，+1，+2，+3，+4，+5，+6。前人研究表明Mo在氧化性或中性條件

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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