Железотитанатные голландиты – матрицы для иммобилизации Сs-содержащих радиоактивных отходов: синтез и свойства

Abstract

Методами термогравиметрии, рентгенографии, ИК-спектроскопии, рентгеноспектрального электронно- зондового анализа и сканирующей электронной микроскопии установлены основные закономерности синтеза (Ba, Fe)-титанатных голландитов из наноразмерных аморфных систем совместно осажденных гидроксикарбонатов. Показано, что их образование происходит по одностадийному механизму путем «взрывной» кристаллизации. Определены оптимальные параметры синтеза высокодисперсных порошков, которые значительно меньше по температуре и времени термообработки, чем при использовании шихты исходных оксидов. При этом во время синтеза Cs-содержащих образцов исключаются или существенно снижаются потери цезия. Показана возможность эффективного связывания Cs в составе (Ва, Fe)- содержащих титанатных голландитов. Определена нормализованная скорость выщелачивания цезия из Cs-содержащей керамики состава Ba₀.₉Cs₀.₂Fe₂.₀Ti₆.₀O₁₆.

Методами термогравіметрії, рентгенографії, ІЧ-спектроскопії, рентгеноспектрального електронно- зондового аналізу та скануючої електронної мікроскопії встановлено основні закономірності синтезу (Ba, Fe)-титанатних голландитів із нанорозмірних аморфних систем спільно осаджених гідроксикарбонатів. Показано, що їх утворення відбувається за одностадійним механізмом шляхом «вибухової» кристалізації. Визначено оптимальні параметри синтезу високодисперсних порошків з використанням спільно осаджених гідроксикарбонатів і щільноспеченої кераміки, що значно менше за температури і час термообробки з використанням шихти вихідних оксидів. При цьому за час синтезу Cs-вмісних зразків виключаються або суттєво знижуються втрати Сs. Встановлено можливість ефективного зв’язування Cs у складі (Ва, Fe)- вмісних титанатних голландитів. Визначено нормалізовану швидкість вилуговування Cs з Cs-вмісної кераміки складу Ba₀.₉Cs₀.₂Fe₂.₀Ti₆.₀O₁₆.

The fundamental regularities of (Ba, Fe)-titanate hollandites synthesis from nannodimensional amorphous systems of coprecipitated hydroxycarbonates are established by the methods of thermogravimetry, X-raying, IRspectroscopy, roentgenospectral electron-sounding analysis and scanning electron microscopy. Its formation is demonstrated to proceed through one-step mechanism by „explosive” crystallization. The synthesis optimum parameters of high-dispersed powders by application of coprecipitated hydroxycarbonates and hard-sintered ceramic are defined to be much lower in temperature and time of thermal treatment with application of initial oxides mixture. The feasibility of Cs effective bonding in composition of (Ва,Fe)-containing titanate hollandites is ascertained. The normalized speed of Cs leaching from Cs-containing ceramic of Ba₀.₉Cs₀.₂Fe₂.₀Ti₆.₀O₁₆ composition is determined.