余宏福 罗 静 李 静 霍冀川 张行泉 朱永昌

(1. 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室 四川绵阳 621010； 2. 西南科技大学材料科学与工程学院 四川绵阳 621010； 3. 西南科技大学分析测试中心 四川绵阳 621010； 4. 中国建筑材料科学研究总院有限公司 北京 100024)

高放射废液(HLW)中的锕系核素(Np，Pu，Am，Cm)对生态系统有极大的危害，严重限制了我国核工业的高速持续发展[1]。HLW中的锕系、镧系和贵金属(Pd，Ru)在玻璃相中的溶解度有限，即使在低固溶量下也将导致相分离或结晶。硼硅酸盐玻璃在早期就被选择作为固定碱金属(Cs，Sr)、镧系元素(Ln)和过渡金属等裂变产物废料的材料[2]。

目前，硼硅酸盐玻璃陶瓷被认为是可用于固定HLW的替代品。以化学耐用的结晶陶瓷相为目标核素承载体的玻璃陶瓷，为增加废物的包容量和提高其稳定性提供了更多选择。常见的结晶陶瓷相有钙钛锆石、钼酸钙、硅酸盐氧基磷灰石(A,AE)2RE8(SiO4)6O2(A为碱金属，AE为碱土金属，RE为稀土元素)、烧绿石、铯榴石等[3]。根据匹配的价态与相近的离子半径，通常Ce4+(rPu4+=0.096 nm，rNp4+=0.098 nm，rCe4+=0.097 nm)和Nd3+(rNd3+=0.098 nm，rAm3+=0.098 nm，rCm3+=0.097 nm)被认为是四价锕系Pu4+/Np4+和三价锕系Am3+/Cm3+的优秀模拟离子[4-6]。Zhu[7]等用CeO2模拟替代锕系元素，发现固化质量分数5% CeO2的硼硅酸盐玻璃在750 ℃ 退火3 h容易析出CeO2相。Bardez等[8]通过两步热处理(第一步成核在玻璃化转变温度+20 ℃，2 h，第二步析晶在870 ℃，30 h)研究组分为51.0SiO2-8.5B2O3-12.2Na2O-4.3Al2O3-4.8CaO-3.2ZrO2-16.0Nd2O3(ω/%)的基础玻璃，在样品表面区域极少量不均匀的Nd-氧基磷灰石会被析出。放射性裂变产物中往往同时存在三价和四价锕系核素，因此，本研究加入定量CeO2模拟四价锕系，并探究三价模拟锕系Nd2O3的掺量对铈的包容量与氧基磷灰石析晶行为的影响。……