本技术涉及一种共掺杂Gd-Nb钙钛锆石材料及其制备方法和应用,主要用于高放射性核废料固化技术。该方法包括钙源、锆源、铌源和钆源的混合,通过高温固相反应合成钙钛锆石,进而实现核废料的有效固化。
背景技术
在核能利用过程中会不可避免的产生放射性废物。其中高放废物(HLW)具有半衰期长、毒性大等特点,会对生态环境和人类的生命健康造成巨大威胁,如何长期安全、有效地处置HLW成为迫在眉睫的问题。目前深地质处置是各国广泛认可的方案。其中固化处理是深地质处置中最核心的环节。由于固化体处于极端环境中,因此对固化体基材提出了严苛的要求。
钙钛锆石(化学式:ABC2O7)属于陶瓷基材料中的萤石衍生物,其优点是对锕系核素包容率高且具有良好的化学稳定性与辐照稳定性,被认为是HLW理想固化基材之一。值得注意的是,HLW中除了毒性极强的锕系核素外,还包括95Nb等放射性裂变碎片核素。由于放射性核素分离成本高,化学去污工艺复杂,二次废液产生量大,因此基于以上考虑在钙钛锆石固化HLW时,协同处理锕系核素与裂变元素Nb具有重大的现实意义。由于锕系核素具有极强的放射性,研究人员通常采用镧系元素作为锕系核素替代物进行相关研究。
目前传统高温合成钙钛锆石固化体陶瓷主要存在合成周期长(约72h)以及所合成样品致密度不高等问题,这会对核素在固化基材中的稳定性造成极大影响。至今仍未有一种既缩短合成周期又提高致密度的锕系核素替代物与裂变元素Nb共掺钙钛锆石的制备方法。
实现思路