自蔓延高温合成固定放射性废物

内，与钙钛矿形成均匀的固溶体，进而达到固化、 隔离放射 性废物的目的。 ! = " 实验原料及组成 （ ）采用煅烧 " ( # ; 粉（以非放射性同位素代替放射性的
) @
即可求出可进行" C "反
应" （" # ;） AD G 1 A + # ; 的最大允许添加量： 当" ( = B = $ " # ; 最大包容量的测定 # ; 含量超过一定数 所 形 成 的 固 溶 体 达 到 饱 和 之 后， 值，即 " 与 # ; & ’ < 5 ; 0 # ; 进行晶格固化，则在固化体中出 & ’ < 5 ; 0 将不能对全部 " 现单独的 " # ; 相，而由于 " # ; 极易被水浸出，所以此时固化 体的性能会大大降低。故在固化体中不出现 " # ; 相的临界 含量为钙钛矿对 " # ; 的晶格内最大包容量，即 " # ; 最大包 容量。 实验 中 分 别 将 " # ; 的质量分数为( @ A， $ @ A， 0 @ A， ， 的原料粉混合均匀后，进行 反应，并将合成 0 B A ! @ A " C " 产物研磨，即可制得 B 种不同 " # ; 添加量的固化体粉末样 品。将这些样品分别用 L ／ . ’ M KN O型 P 射线衍射仪进行相 分析，从而确定 " # ; 的最大包容量。
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( 实
验
! = ! 实验原理 以& " C "反应方程如下： # ; 0 为氧化剂， 0 < 5 % ! & ’ ;%< 5 ; ! & ’ < 5 ; $ & # %! $ & # ; 0% $D 0% （ ） ( 利用反应自身放热，而使反应自动延续下去，并在瞬间
$ % 包容进合成产物的晶格 产生的高温下，熔化 " # ;，将 " #
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素的放射性废物主要采用钙钛矿作为其固化体。 ( ) ) !年印度学者 * + , + # ’ . ’ / 合成技术应用于固化放射性核废。而对于富含锶核素的放 射性废物的处理， ( ) ) 1 年俄国学者 2 3 # 3 4 5 / 6 7 ’ ’提出采用 8 三氧化二铁（9 : ; $ 0）作为氧化剂，利用自蔓延高温合成反
第! "卷第#期 #))! 年#月
硅
酸
盐
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* + , ( . /+ 01 2 34 2 5 ( 3 6 34 3 . 7 5 46 + 4 5 3 1 8
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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体破坏。而众所周知，铀钍矿物在自然界虽已存在了亿万 年，但并没有污染我们繁衍生息的地球，由此可见，放射性 元素可以牢固地包容进天然矿物的晶相结构中。澳大利亚
［ ］ " 地质学家 ）固化法 ，利 B I X % % O 发明了人造岩石（ K I ; % N Q >
用矿物学上类质同象替代，把放射性核素包容进人造岩石 矿物的晶相结构中获得安全处置。人造岩石是通过高温固 相反应制备的一种热力学稳定的多相钛酸盐矿物固溶体， 大部分废物元素直接进入矿相的晶格位置，而少部分废物
， T B N ; % K N % ’ 1 P 9 ; B T = ; ; 9 K < & L K K P % XL P = L L P 96 2 6; 9 = N L B % IL 9 T 9 ; = L < ; 9X B & & B I N ; 9 = K 9X B L P4 ; + K= I% U B O = I L ; 9 K < & L B I % M % ; T V > V > V QL !=
# A） 要： 以三氧化铬 （4 为氧化剂，采用自蔓延高温合成 （6 ） 技术制备了含锶离子 （6 的钙钛矿 （4 化合物，并研究了反应产物 ; + 2 6 ; = 1 B + !） !）
# A 的包容量。实验结果表明： 以4 的合成机理、 微观组织和对 6 ; ; + 2 6反应过程中，可获得更高的反应温度，由于大量的液相 ! 为氧化剂，在 6
收稿日期： 。修改稿收到日期： 。 # ) ) # G ) # G ) ^ # ) ) # G ) H G " " 作者简介： 路 新 （ ，女，学士，助教。 " ^ F ^ !）
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摘
（ 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 " ； ） " ’ ) ) ) ? ! # ’中国原子能科学研究院，北京 " ) # @ " !
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! " # $ % & ’ ( & ) * ) + , *. , * .+ " / & " ’ ) + 0 ’ "! 1 + . " ! , !( $ ’ ) 2 , ( ) 3 + , 4 " 5) ! + ", //( 6 , # , 7 ) + , ( "， " # "， " # ! "# $ % & " ’( ) $ * + % ! " ’) . % + % ! / 01 . 2 3 / 0) + % 3 4 0 &5 $ . % 6 + % ,， , , ,， ,， （ ， ， ； ， ， ） " ’ , I B J 9 ; K B L M 6 N B 9 I N 9 = I O1 9 N P I % & % 9 B B I R 9 B B I ) ) ) ? ! 4 P B I = # ’ 4 P B I = 5 I K L B L < L 9 % M. L % T B N3 I 9 ; R 9 B B I ) # @ " ! 4 P B I = >% Q >R S Q S Q " Q > S Q "
万方数据
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力堆高放废液的人造岩石主要有!种 矿 相， 包 括 钙 钛 锆石、 碱硬锰矿、 钙钛矿、 金红石，这些矿相可接纳多种阳离子。
$ % 易进入钙钛矿的 $ %核 由于离子 " & ’位，所以对于富含 " # #
固化体的微观组织结构； 用L ／ . ’ MKN O 型 P 射线 衍 射 仪 （& ， ） 来研究固化体的相组成。 +I D @ = ( B !@ G/ . " #
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@ 为生成热； 式中， 为比热容； # ( ’’ $ X 为绝热燃烧温度。 $ ) 1 ) 由已知仅当反应绝热温度 ’’ (1 @ @I 时，自蔓延高 X" ［ ］ B 温合 成 反 应 才 可 自 我 维 持 ，及 式 中 求 出 的 $ "@ $ ) 1D K (。 ・ K () ) B = E )7 ^ . 3 [ 可解方程得： 。 $D ( 0 = !. 3 [
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自蔓延高温合成固定放射性废物
路 新"，郭志猛"，罗上庚#，林 涛"，殷 声"，杨建文#
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