ce4+替代pu4+的模拟固化体(gd1-xcex)2zr2o7+x的合成及结构演变

gd2zr2o7中gd具有很大的中子吸收截面,其烧绿石结构-缺陷萤石结构的转变能较低,使其成为理想的核废料固化基材.使用硝酸盐为原料,添加少量naf作助熔剂,在较低温度下(和传统高温固相反应相比),合成了烧绿石型gd2zr2o7.以ce4+模拟pu4+,研究了gd2zr2o7对锕系核素的固化,并合成了系列模拟固化体(gd1-xcex)2zr2o7+x(0≤x≤0.6).采用粉末x射线衍射(xrd)对系列样品进行了表征.结果表明:随着x值的增大,样品从烧绿石结构向缺陷萤石结构转变,且晶胞大小基本保持恒定,但当x=0.6时,衍射峰明显宽化,晶格畸变比较严重,晶格稳定性降低.当x=1时,即用ce4+完全取代gd3+进行合成,不能得到ce2zr2o8,产物发生了相分离,为四方结构的(zr0.88ce0.12)o2和萤石结构的(ce0.75zr0.25)o2的混合物.模拟固化体的浸出率测试表明:当x≤0.2时,各元素浸出率均很低,但当x≥0.4时,各元素的浸出率明显升高,说明以gd2zr2o7作为固化pu4+的基材,pu4+掺入量不宜高于40%.