鈣鐵磷酸鹽玻璃固化體包容特性研究.pdf

1、基于鈣鐵磷酸鹽玻璃對(duì)核素包容量大、熔融溫度與高溫粘度、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，同時(shí)考慮到稀土元素與錒系元素在化合價(jià)、核外電子排布和配位數(shù)相同時(shí)離子半徑等基本相似，導(dǎo)致與錒系元素難于實(shí)現(xiàn)分離，而且部分稀土元素為高放廢物的主要裂變產(chǎn)物。因此，本課題采用 X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、拉曼光譜（Raman spectroscopy）、紫外可見光譜（UV-vis spectroscopy）和差

2、示掃描量熱法（DSC）等測試手段研究了鈣鐵磷酸鹽玻璃及利用該基質(zhì)玻璃包容釔(Y)、鑭（La）、釹（Nd）、釤（Sm）、釓（Gd）五種稀土元素形成的玻璃固化體的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和表面形貌。研究表明：
　　1、該鈣鐵磷酸基質(zhì)玻璃 xCaO–(32–x)Fe2O3–68P2O5有寬廣的玻璃形成范圍。光譜分析闡明了在該玻璃體系中 CaO含量少于16 mo l％時(shí)，使玻璃網(wǎng)絡(luò)中的P–O-轉(zhuǎn)變?yōu)?P–O-Ca2+-O–P)鏈，從而使玻璃結(jié)構(gòu)更加

3、緊密，導(dǎo)致了硬度的提高和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的升高；當(dāng) CaO含量大于16 mo l%時(shí)，鈣離子通過代替P–O–P和P–O–Fe形成了(P–O-Ca2+-O–P)和P–O–Ca，致使玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性下降。隨著CaO代替Fe2O3，該基質(zhì)玻璃由焦磷酸鹽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠姿猁}鏈，從而樣品平均磷酸鹽鏈的長度增大以及非橋氧的含量降低。對(duì)玻璃樣品兩步的熱處理后，確定了其主要析晶態(tài)隨CaO含量的變化規(guī)律，僅 FePO4析晶相易被酸蝕。C aO的加入導(dǎo)致該玻璃

4、體系的析晶活化能增加，其析晶方式為表面析晶。
　　2、玻璃固化體xY2O3–(100–x)(12CaO–20Fe2O3–68P2O5)能夠包容10 mo l%Y2O3，其填充到玻璃網(wǎng)絡(luò)的空隙中，玻璃固化體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密，導(dǎo)致了密度的增大和硬度的提高。在玻璃結(jié)構(gòu)中Y2 O3的加入使P–O–P鏈的鍵角減小，而且其可以通過P–O–Y鍵代替P–O-和P=O，導(dǎo)致固化體主要結(jié)構(gòu)單元的轉(zhuǎn)變，增加了玻璃網(wǎng)絡(luò)的交叉連接。Y2O3含量的變化導(dǎo)致

5、了釔配位數(shù)（N YO）增大。隨著Y2 O3含量的增加，玻璃固化體熱穩(wěn)定性的下降。熱處理后的摻雜釔玻璃固化體，由于Y2 O3的加入導(dǎo)致析晶相的變化，影響了固化體的析晶特性。
　　3、多種稀土氧化物的玻璃固化體展示了與釔摻雜固化體相似的包容量，過量的稀土元素導(dǎo)致了析晶態(tài) REPO4的產(chǎn)生?；|(zhì)玻璃中加入 RE2O3形成了RE–O–P，而且高電場強(qiáng)度的陽離子提供了更多的非橋氧來解聚玻璃網(wǎng)絡(luò)。由于摻雜 Y磷酸鹽玻璃相比于 La磷酸鹽玻璃有