模拟核试验场An4+污染土壤的微波处理及稳定性研究

摘要

本文以核试验场放射性An4+污染土壤的玻璃化处理为核心，以微波烧结方法为技术支持，对微波处理核试验场An4+污染土壤的玻璃固化体进行测试分析与评价，具体内容如下： 首先，本文较为详细的描述了放射性污染土壤的来源、危害及治理处理方法等。并概述了微波烧结技术的特点及其在放废处理中应用。阐明微波烧结技术可为放射性污染土壤的处理提供技术支持。 其次，本文以典型核试验场土壤作为处理对象，以CeO2作为An4+的替代物质，在前期研究成果之上，通过配方设计及原料处理，利用微波烧结技术在1300℃保温30min条件下成功制备了一系列掺杂CeO2含量为0-30wt.%的玻璃固化体。通过对固化体的物相、微观形貌、结构特征作出分析发现：典型核试验场土壤固化体对An4+的极限固溶量可达14wt.%，在固溶能力范围内始终保持非晶玻璃态结构，表面光滑明亮，Ce元素分布均匀，未发现元素富集现象。CeO2没有参与玻璃网络生成反应过程，而是存在于玻璃网络结构体间隙之中。固化体在超出其固溶量之后，在其物相表征中出现CeO2的原料峰，且固化体表面粗糙，出现凸起纹路，Ce元素出现富集。另外，玻璃固化体中硅氧四面体是以Q4(1Al)的形式存在于硅酸盐玻璃网状结构中，使得玻璃固化体具有较强的化学稳定性。 最后，对所制备固化体的物理及化学稳定性作出测试分析及评价，通过对固化体的密度及显气孔率测试分析发现：在固溶能力范围内，固化体的密度随着CeO2掺杂量的增加从1.987g/cm3增大至2.449g/cm3，显气孔率从4.3%逐渐降低至0%，固化体趋于密实。通过对固化体作元素归一化浸出测试计算发现：不同固溶量的固化体的元素浸出率在3天时差别较大，在42天后，Ce元素浸出率趋于平稳，基本保持在0.9×10-5g·m-2·d-1数量级，表现出较好的抗浸出能力。 本文运用微波烧结技术处理核试验场An4+污染土壤，并对所得土壤固化体作出的一系列测试表征，可以为后期工作研究提供指导和帮助。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.1.1放射性污染土壤的来源及危害

1.1.2放射性污染土壤的治理处理方法

1.2放射性废物的微波处理技术

1.2.1微波烧结技术的特点

1.2.2微波烧结技术在放废处理及土壤治理中的应用

1.3研究概述

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究方案与技术路线

第2章 模拟核试验场An4+污染土壤的微波处理研究

2.1 模拟核试验场An4+污染土壤的微波烧结实验

2.1.1 原料及预处理

2.1.2 实验仪器及试剂

2.1.3 样品的制备

2.2 土壤固化体的表征分析

2.2.1 测试表征手段

2.2.2 分析与讨论

2.3 本章小结

第3章 模拟核试验场An4+污染土壤固化体的稳定性研究

3.1 固化体的密度及显气孔率测试分析

3.1.1 实验仪器及试剂

3.1.2 实验样品选取

3.1.3 实验步骤

3.1.4 结果与讨论

3.2 固化体的化学稳定性测试分析

3.2.1 仪器及设备

3.2.2 实验样品处理

3.2.3 实验步骤

3.2.4 结果与讨论

3.3 本章小结

第4章 主要结论、创新点及后续研究展望

4.1 主要结论

4.2 主要创新点

4.3 论文不足之处及后续工作建议

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢