ИЗУЧЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ФЕРРИТНЫХ ГРАНАТОВ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ ИММОБИЛИЗАЦИИ АКТИНИДНЫХ ОТХОДОВ

Abstract

Изучены искусственные ферриты со структурами, производными от граната, - возможные мА)тричные фазы для иммобилизации высокоактивных отходов (ВАО). В отличие от других перспективных матриц, таких как пирохлор, монацит, бритолит и другие, природные гранаты не содержат в своем составе радиоактивных элементов. Для изучения свойств гранатовых матриц, например, емкости в отношении компонентов ВАО, необходимо использовать искусственные соединения. На основании близости степеней окисления и ионных радиусов в качестве имитаторов четырехвалентных актинидов (U, Np, Pu) выбраны Th4+ и Се4+, трехвалентных (Am, Cm) - Gd3+, который, как и La3+, представляет также редкоземельную составляющую фракционированных ВАО. Составы изученных образцов отвечали формулам [(Ca1,5_xNaxGdTh0,5)(ZrFe)(Fe 3_xSi x )O12] и [(Ca 1,5-xNa xGd, La) Ce 0,5 ) (ZrFe)(Fe3_xSi x)O12], гдe "x" = 0.25,0.5 и 0.75. Цель работы состояла в исследовании влияния Na20, SiC>2 и температуры синтеза (в системе с Th02) на фазовый состав образцов, а также на емкость целевых фаз в отношении редких земель и актинидов. Установлено, что увеличение содержания в составе шихты Na20 и Si02 привело к небольшому снижению содержаний Th02 и Се02 в гранатах. В то же время количество Gd203 и La203 несколько увеличилось. Повышение температуры синтеза привело к увеличению содержания Si02 в фанатах, и как следствие к уменьшению растворимости Th02 в структуре этих фаз на несколько мае. %. Проведенные исследования показывают возможность синтеза ферритных гранатов со значительными содержаниями актинидов, редких земель и элементов-примесей и, следовательно, возможность их использования для иммобилизации актинидсодержащих ВАО сложного состава.