Представлены результаты исследований борофосфатных стекол, содержащих добавку соли FLiNaK – эвтектической смеси фторидов щелочных металлов состава 46,5 мол. % LiF–11,5 мол. % NaF–42 мол. % KF, – как одного из видов радиоактивных отходов от разрабатываемых жидкосолевых ядерных реакторов. Полученные стекла демонстрируют высокий процент включаемости FLiNaK, достигающий 20…25 масс. %, и сохраняют однородную аморфную структуру с равномерным распределением элементов по объему. Начиная с содержания FLiNaK 25 масс. % стекла кристаллизуются с образованием фазы эльпасолита K2NaAlF6. По данным рентгенодифракционных исследований, в зависимости от содержания фторидов в стекле обнаружены определенные закономерности, указывающие на наличие корреляции между преобразованием локальной структуры стекла и формированием кристаллической фазы, что в дальнейшем будет исследоваться более подробно. Исследования химической и механической стабильности полученных стекол с содержанием FLiNaK не более 20 масс. % свидетельствуют о том, что эти стекла удовлетворяют нормативным требованиям к стекольным матрицам, применяемым для иммобилизации радиоактивных отходов. При этом на зависимости этих свойств от содержания FLiNaK обнаружено наличие экстремума, приходящегося на значение 7 масс. % FLiNaK, однако каких-либо корреляций со структурными изменениями не выявляется.
Максим Игоревич Власов – кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией высокотемпературной электрохимии актинидов и редкоземельных металлов, Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Елизавета Дмитриевна Ведерникова – студент магистратуры, инженер лаборатории высокотемпературной электрохимии актинидов и редкоземельных металлов, Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Вадим Маратович Гадельшин – старший преподаватель, кафедра технической физики, Физико-технологический институт, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия
Максим Алексеевич Коваленко – кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра технической физики, Физико-технологический институт, Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия
Дмитрий Юрьевич Сунцов – начальник отдела, Акционерное общество «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара», Москва, Россия
Александра Ивановна Тучкова – главный специалист, Акционерное общество «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара», Москва, Россия
Алина Алексеевна Лаврентьева – инженер-технолог 2-й категории, Акционерное общество «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара», Москва, Россия
Диана Сергеевна Штивель – инженер-технолог 2-й категории, Акционерное общество «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара», Москва, Россия
1. Serp J., Allibert M., Bene? O., et al. The molten salt reactor (MSR) in generation IV: overview and perspectives // Progress in Nuclear Energy. 2014. No. 77. P. 308 – 319.
2. Wu J., Chen J., Cai X., et al. A review of molten salt reactor multi-physics coupling models and development prospects // Energies. 2022. No. 15(21). P. 8296.
3. Riley B. J., McFarlane J., DelCul G. D., et al. Molten salt reactor waste and effluent management strategies: a review // Nuclear Engineering and Design. 2019. No. 345. P. 94 – 109.
4. Ojovan M. I., Lee W. E. Glassy wasteforms for nuclear waste immobilization // Metallurgical and Materials Transactions A. 2011. No. 42. P. 837 – 851.
5. Goel A., McCloy J. S., Pokorny R., et al. Challenges with vitrification of Hanford high-level waste (HLW) to borosilicate glass – An overview // Journal of Non-Crystalline Solids: X. 2019. V. 4. P. 100033.
6. Liu X., Qiao Y., Qian Z., Ma H. Research on chemical durability of iron phosphate glass wasteforms vitrifying SrF2 and CeF3 // Journal of Nuclear Materials. 2018. No. 508. P. 286 – 291.
7. Saddeek Y. B., El-Maaref A. A., Moustafa M. G., et al. A comprehensive study of electrical and optical properties of phosphate oxide-based glasses doped with Er2O3 // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2018. V. 29. P. 9994 – 10007.
8. Sadeq M. S., Ibrahim A. The path towards wide-bandgap and UV-transparent lithium phosphate glasses doped with cobalt oxide for optical applications // Journal of Non-Crystalline Solids. 2021. V. 569. P. 120983.
9. Mur E., Lousteau J., Milanese D., et al. Phosphate glasses for optical fibers: Synthesis, characterization and mechanical properties // Journal of Non-Crystalline Solids. 2013. V. 362. P. 147 – 151.
10. Venkatramu V., Babu P., Jayasankar C. K., et al. Optical spectroscopy of Sm3+ ions in phosphate and fluorophosphate glasses // Optical Material. 2007. No. 29. P. 1429 – 1439.
11. Campbell J. H., Suratwala T. I. Nd-doped phosphate glasses for high-energy/high-peak-power lasers // Journal of Non-Crystalline Solids. 2000. V. 263–264. P. 318 – 341.
12. Jones J. R., Clare A. G. Bio-glasses: An introduction. John Wiley & Sons, Ltd., 2012. P. 235.
13. Knowles J. C. Phosphate based glasses for biomedical applications // Journal of Materials Chemistry. 2003. V. 13. P. 2395 – 2401.
14. Navarro M., Ginebra M.-P., Cl?ment J., et al. Physicochemical degradation of titania-stabilized soluble phosphate glasses for medical applications // Journal of the American Ceramic Society. 2003. V. 86. P. 1345 – 1352.
15. Sun Y. P., Xia X. B., Qiao Y. B., et al. Properties of phosphate glass waste forms containing fluorides from a molten salt reactor // Nuclear Science and Techniques. 2016. V. 27. P. 63.
16. Gregg D. J., Vance E. R., Dayal P., et al. Hot isostatically pressed (HIPed) fluorite glass-ceramic wasteforms for fluoride molten salt wastes // Journal of the American Ceramic Society. 2020. V. 103. P. 5454 – 5469.
17. Gao L. W., Xia X. B., Xu X. Q., et al. Immobilization of radioactive fluoride waste in aluminophosphate glass: a molecular dynamics simulation // Nuclear Science and Techniques. 2018. V. 29. P. 29 – 92.
18. Lee C. W., Kwon Y. K., Heo J. Local atomic structure of uranium ions and dissolution behavior of iron phosphate glass hosts to immobilize spent nuclear fuel // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2021. No. 328. P. 701 – 706.
19. M?ncke D., Eckert H. Review on the structural analysis of fluoride-phosphate and fluoro-phosphate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids: X. 2019. V. 3. P. 100026.
20. Мусатов Н. Д., Кащеев В. А., Тучкова А. И. и др. Анализ возможных методов увеличения степени включения хлорсодержащих РАО в матричный материал // Вопросы атомной науки и техники. 2020. № 1(102). С. 66 – 75.
21. Власов М. И., Ведерникова Е. Д., Першина С. В. и др. Оценка влияния хлорида лития на свойства борофосфатного стекла при иммобилизации РАО от пирохимической переработки ОЯТ // Стекло и керамика. 2025. Т. 98, № 1. С. 3 – 16.[Vlasov M. I., Vedernikova E. D., Pershina, S. V., et al. Lithium chloride influences the properties of borophosphate glass during the immobilization of radioactive waste generated from pyrochemical processing of spent nuclear fuel // Glass Ceram. 2025. No.82. P. 1 – 10.]
22. Belk?bir A., Rocha J., Esculcas A. P., et al. Structural characterization of glassy phases in the system Na2O–Ga2O3–P2O5 by MAS and solution NMR and vibrational spectroscopy: II. Structure of the phosphate network // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2000. V. 56, No. 3. P. 435 – 446.
23. Zhang L., Brow R. K. A raman study of iron–phosphate crystalline compounds and glasses // Journal of the American Ceramic Society. 2011. V. 94. P. 3123 – 3130.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2025.08.pp.026-035
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
