Xe離子、電子輻照導致硼硅酸鹽玻璃機械性能變化及鈣鈦鋯石玻璃陶瓷制備工藝研究.pdf

1、核能的廣泛利用在造福人類的同時必然會產(chǎn)生大量的放射性廢物，特別是半衰期長、放射性活度大、釋熱率高、毒性大的高放廢物很難處理。目前已經(jīng)應用于工業(yè)的高放廢物處理方法是：先將其固化在玻璃體內(nèi)，再將玻璃固化體進行深地質(zhì)掩埋。但是玻璃網(wǎng)絡屬于熱力學亞穩(wěn)態(tài)結構，在長期的地質(zhì)儲存過程中其性能會因為輻照發(fā)生變化。本文第一部分內(nèi)容利用Xe離子外輻照模擬α衰變、電子外輻照模擬β衰變，研究了硼硅酸鹽玻璃固化體因輻照導致的機械性能變化。得到如下結論：當Xe離子

2、在固化體中的能量沉積達到6.6×1021keV/cm3時，固化體硬度和模量分別下降了約24％和7.4%，輻照后玻璃固化體韌性增強機械性能變好；電子輻照實驗，當電子在樣品中能量沉積達到實驗范圍內(nèi)最大值1.4×1022keV/cm3時，樣品硬度和模量分別下降了約4.7%和2.9%。
　　由于玻璃屬于亞穩(wěn)狀態(tài)，在高溫環(huán)境下不穩(wěn)定，并且對錒系核素包容量比較低，并不是最佳的高放廢物固化材料。因此，本文第二部分研究了單一礦相鈣鈦鋯石(CaZr

3、Ti2O7)玻璃陶瓷固化體的制備方法。實驗發(fā)現(xiàn)要煉制單一礦相的鈣鈦鋯石玻璃陶瓷，鈣鈦鋯三種元素的最佳摩爾比應該為2:2:1。最佳核化溫度為860℃，當核化溫度小于860℃時，形成的主要晶相是Ca2Ti2O6晶體，當核化溫度大于860℃時除目標礦相CaZrTi2O7晶體外會有少量的TiO2和ZrO2晶體形成。研究發(fā)現(xiàn)玻璃熔融體冷度速度對樣品的微觀結構會產(chǎn)生較大的影響，冷卻速度大的樣品鈣鈦鋯石晶體數(shù)目多，尺寸小，分布均勻；冷卻速度小的樣品，