Спекание кубического оксида циркония – матрицы для иммобилизации высокоактивных отходов

Abstract

Исследовано спекание компактов из наноразмерного порошка кубического оксида циркония, содержащего 10 % масс, оксида иттрия (стабилизатор) и 15% масс, оксида европия (имитатор актиноида америция). Керамическая матрица для иммобилизации актиноидов из кубического оксида циркония с относительной плотностью 95,4 %, с зернами размерами 4-6 мкм и порами трех интервалов размеров (0,85-1,1 мкм, 0,4-0,6 мкм и 0,2-0,3 мкм) получена при оптимальной температуре 1400 °С в течение 1 ч. Спекание проходит интенсивно при температурах 900-1200 °С и менее активно — при 1200-1400 °С с энергиями активаций 40,1 ±2,1 кДж/моль и 7,1 ±2,1 кДж/моль соответственно. В керамическом материале наблюдается умеренный (700-900 °С) и интенсивный (900- 1400 °С) рост зерен с энергиями активаций 12,8 ±5,1 кДж/моль и 191 ± ЮкДж/моль соответственно.

Досліджено спікання компактів з нанорозмірного порошку кубічного оксиду цирконію, що містить 10 % мас. оксиду ітрію (стабілізатор) та 15 % мас. оксиду європію (імітатор актиноиду америцію). Керамічну матрицю для іммобілізації актиноїдів з кубічного оксиду цирконію з відносною густиною 95,4%, із зернами розміром 4-6 мкм іпорами трьох інтервалів розмірів (0,85-1,1 мкм, 0,4-0,6 мкм і 0,2-0,3 мкм) отримано при оптимально температурі 1400 °С впродовж 1 год. Спікання відбувається інтенсивно в інтервалі температур 900-1200 °С іменш активно — при 1200-1400 °С з енергіями активацій спікання 40,1 ±2,1 кДж/моль і 7,1 ± 2,1 кДж/моль відповідно. У керамічному матеріалі спостерігається помірне (700-900 °С) й інтенсивне (900-1400 °С) зростання зерен з енергіями активацій 12,8 ±5,1 кДж/моль і 191 ±10 кДж/моль відповідно.

Sintering of compacts from nanosized cubic zirconia powder containing 10 % mas. oxide of yttrium (stabilizer of structure) and 15 % mas. oxide of europium (dummy chemical of actinide americium) was investigated. The ceramic matrix for immobilization of actinide from cubic zirconia with relative density of 95,4 %, with grains having size 4-6 mm and pores of three intervals of sizes (0,85-1,1 mm, 0,4 -0.6 mm and 0,2-0,3 mm) was produced at optimum temperature 1400 °C within 1 hour. Sintering runs intensively at temperatures between 900-1200 °C and is less active in the range of 1200-1400 °C. Activation energies of sintering equal 40,1 ±2,1 kJ/mol and 7,1 ±2,1 kJ/mol accordingly. Ceramic material has moderated (700-900 °C) and intensive (900-1400 °C) grain growth. Activation energies of grain growth in the specified intervals of temperatures equal 12,8 ±5,1 kJ/mol and 191 ± 10 kJ/mol accordingly.