| Аннотация |
Устойчивое развитие атомной энергетики во многом определяется решением проблемы обращения с радиоактивными отходами. В настоящее время для иммобилизации высокоактивных отходов (ВАО) в России используются стекломатрицы. К недостаткам стекол относятся: низкая емкость в отношении ВАО: кристаллизация и снижение изоляционных свойств; образование при взаимодействии с водой коллоидов радионуклидов, мигрирующих в геологической среде. Наибольшая опасность в долгосрочной перспективе связана с долгоживущими актинидами. Оптимальное решение проблемы обращения с ВАО заключается в их разделении на группы элементов для включения в кристаллические матрицы с высокой емкостью и устойчивостью в условиях геологического хранилища. Для РЗЭ-актинидной фракции ранее были предложены фазы со структурами минералов пирохлора, перовскита, бритолита, монацита и др. Выбор матриц ВАО осуществляется на основе ряда критериев, которые можно объединить в три группы:
1) кристаллохимические; 2) физико-химические; 3) технологические.
В настоящее время одним из наиболее динамично развивающихся направлений наук о материалах стало направление, связанное с получением и исследованием свойств высокоэнтропийных материалов. Исторически первыми высокоэнтропийными материалами были сплавы, содержащие пять и более химических элементов. Выделение таких соединений в особую группу связано с тем, что процессы структурообразования этих материалов, а также их физические свойства значительно отличаются от таковых в традиционных сплавах. Чаще всего речь идет омногокомпонентных системах эквимолярного состава, которые находятся в центральных малоизученных частяхсоответствующих фазовых диаграмм. В последние годы растет количество работ, связанных с получением и изучениемфизико-химических свойств высокоэнтропийных нитридных, боридных и оксидных систем. В ходе предлагаемогонами исследования планируется изучить возможности получения сложных оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ)со структурами тройных оксидов редкоземельных элементов РЗЭ2Ме2О7 со структурой пирохлора и с моноклиннойперовскитоподобной структурой, где РЗЭ – редкоземельные элементы, Me=Ti, Zr, Hf), предлагаемых в качестве матрицдля иммобилизации редкоземельно-актинидной фракции отходов переработки отработанного ядерного топлива, атакже изучить зависимость коррозионной стойкости полученных фаз от состава катионных подрешеток.Актуальность решения поставленных задач определяется как фундаментальной научной новизной предлагаемогопроекта, так и практическимисоображениями, связанными с тем, что ГК «Росатом» поставил задачу сделать выборнаиболее перспективных матричных композиций для иммобилизации тех или иных фракций переработкиотработавшего ядерного топлива, в том числе, РЗЭ-актинидной фракции. Следует отметить, что в традиционномподходе разработки матриц все разнообразие редкоземельных элементов и малых актинидов заменялось каким-тоодним элементом. Чаще всего в качестве такого элемента выступал Nd, т.к. доля Nd составе отходов являетсямаксимальной, а его ионный радиус близок к среднему ионному радиусу редкоземельно-актинидной фракции.
Сложный состав отходов (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Am, Cm) делает естественным и необходимым изучениемногокомпонентных соединений. Из литературных данных известно, что увеличение энтропии, связанное сусложнением состава, может радикально изменять химико-физические свойства материалов по сравнению снизкоэнтропийными аналогами. Изучение коррозионной устойчивости и скоростей выщелачиваниявысокоэнтропийных фаз может значительно изменить оценки этих свойств, выполненные для низкоэнтропийных фаз.Данные о высокоэнтропийных соединениях со структурами моноклинного перовскитоподобного оксидаРЗЭ2(Ti,Zr,Hf)2O7 в литературе отсутствуют. Существуют единичные работы о высоко энтропийных соединениях соструктурой пирохлора. Полученные в ходе реализации проекта данные будут новыми, существенно превосходящими имеющийся мировой уровень знания о предмете исследования.
|
