基于锆石石料的硼硅酸盐玻璃-陶瓷的合成用于核废料固化

《International Journal of Applied Glass Science》：Synthesis of zirconolite-based borosilicate glass–ceramics for nuclear waste immobilization

锆石硼硅酸盐玻璃陶瓷通过掺杂普拉斯托氧化物实现核废料安全固化，1300°C烧结后XRD证实结晶度随陶瓷含量增加，EDS显示Pr元素均匀分布，化学稳定性测试表明28天普拉斯托泄漏率仅为2.208±0.012×10^-6 g·m^-2·d^-1，有效抑制放射性核素迁移。

　　

摘要

妥善处理核废料对于降低核能发展带来的风险至关重要。本研究探讨了以锆石玻纤为基体的硼硅酸盐玻璃-陶瓷材料，并添加了镨氧化物（Pr₆O₁₁）进行改性，同时研究了Pr₆O₁₁含量对其稳定性的影响。在1300°C下合成锆石玻纤时，添加不同量的Pr₆O₁₁能够显著提高其结晶度和微观结构。将钡硼硅酸盐玻璃与不同量的陶瓷原料混合后，在1300°C下进行烧结。X射线衍射结果显示，随着陶瓷含量的增加，锆石玻纤的结晶度进一步提高。对玻璃-陶瓷材料的能量色散光谱分析表明，镨在材料表面分布均匀。通过化学耐久性测试发现，在第28天时，玻璃-陶瓷材料中镨的浸出速率为2.208 ± 0.012 × 10^?6 g·m^?2?1。化学耐久性测试结果表明，基于锆石玻纤的硼硅酸盐玻璃-陶瓷材料具有良好的抗浸出性能。这种优异的抗浸出性能对于固化放射性核素、最终实现核废料的安全处置具有重要意义。