基岩玻璃的结构和稳定性分析用于模拟废物固定
Qin Tong1, Song Liu2, Jun Liang3
1College of Intelligent Manufacturing, Mianyang Teachers' College, Mianyang, 621000, China. tongqin518@163.com.
Scientific reports
|July 23, 2025
概括
使用玄武岩玻璃开发了模拟的核废料玻璃,证明了良好的热稳定性和水抵抗力. 这些玻璃可以包含高达25%的重量%的模拟废物,显示出高水平核废物固定的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 核工程 核工程是指核工程.
- 地质化学 地质化学
背景情况:
- 废核燃料含有高水平放射性废物 (HLW),需要安全和持久的处置解决方案.
- 玄武岩玻璃是一种潜在的宿主矩阵,可以使HLW固定,因为它具有地质稳定性和水抵抗力.
- 模拟诸如海王星 (Np),美洲 (Am) 和 (U) 等关键的HLW元素对于开发有效的废物形式至关重要.
研究的目的:
- 准备和描述模拟废弃物玄武岩玻璃,使用模仿HLW的元素.
- 研究这些玻璃的结构性,热性和液性质,使用不同的模拟废物负载.
- 为了确定最大负载能力,并识别任何相位分离或结晶现象.
主要方法:
- 固态化方法用于制备玄武岩玻璃样品.
- 射线衍射 (XRD),扫描电子显微镜与能量分散式X射线光谱 (SEM-EDX) 和拉曼光谱用于结构和组成分析.
- 差分扫描热量计 (DSC) 用于热稳定性评估和ASTM标准MCC-1测试用于漏行为评估.
主要成果:
- 岩玻璃成功地结合了模拟的HLW元素 (Ce,Nd,La),模仿Np,Am和U.
- 结构分析证实,模拟废物成功加载到大约25%的重量.
- 铁氧化物 (NiFe2O4) 晶体在25 wt%的负载下沉,在40 wt%的负载下出现黄色阶段.
- 所有样品都表现出极好的热稳定性和低漏率,这是DSC和MCC-1测试证实的.
结论:
- 岩玻璃是一种可行的宿主矩阵,用于固定模拟的高水平核废物.
- 开发的玻璃显示出良好的结构完整性,热稳定性和耐水性.
- 进一步的研究可以优化玻璃组成,以提高废物负载和长期性能评估.
