Xe離子、電子輻照導(dǎo)致硼硅酸鹽玻璃機(jī)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(shí)必然會(huì)產(chǎn)生大量的放射性廢物，特別是半衰期長(zhǎng)、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(yīng)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(jìn)行深地質(zhì)掩埋。但是玻璃網(wǎng)絡(luò)屬于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期的地質(zhì)儲(chǔ)存過程中其性能會(huì)因?yàn)檩椪瞻l(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(dǎo)致的機(jī)械性能變化。得到如下結(jié)論：當(dāng)Xe離子

2、在固化體中的能量沉積達(dá)到6.6×1021keV/cm3時(shí)，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(qiáng)機(jī)械性能變好；電子輻照實(shí)驗(yàn)，當(dāng)電子在樣品中能量沉積達(dá)到實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)最大值1.4×1022keV/cm3時(shí)，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(duì)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(shí)驗(yàn)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(yīng)該為2:2:1。最佳核化溫度為860℃，當(dāng)核化溫度小于860℃時(shí)，形成的主要晶相是Ca2Ti2O6晶體，當(dāng)核化溫度大于860℃時(shí)除目標(biāo)礦相CaZrTi2O7晶體外會(huì)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(duì)樣品的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)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，