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Effect of ZrO$$_{2}$$ addition on water durability of FeO-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$-P$$_{2}$$O$$_{5}$$ glasses

FeO-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$-P$$_{2}$$O$$_{5}$$ガラスの耐水性に及ぼすZrO$$_{2}$$の添加効果

北村 直登*; 野村 輝*; 斎藤 全*; 小林 秀和 ; 天本 一平; 武部 博倫*

Kitamura, Naoto*; Nomura, Akira*; Saito, Akira*; Kobayashi, Hidekazu; Amamoto, Ippei; Takebe, Hiromichi*

ジルコニウム放射性同位体を含有する安定なガラス廃棄体の製造技術の確立を目指して、ジルコニウムイオン(IV)を含有するFeO-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$-P$$_{2}$$O$$_{5}$$系ガラスの耐水性向上とガラス組成との関係について研究を行った。BaOとZrO$$_{2}$$が共存する亀裂のないガラスを試験片としてMCC-2高温浸出試験法に基づき120$$^{circ}$$Cの超純水に168時間浸漬したところ、ガラス表面に形成していた干渉縞を伴う被膜が水に対する保護作用を示し、耐水性が向上した。一方、ZrO$$_{2}$$を1mol%以上充填したガラスマトリックス中に微晶質のZrP$$_{2}$$O$$_{7}$$が検出された。ガラス中のZrP$$_{2}$$O$$_{7}$$結晶は、Ramanスペクトルによってリン酸塩構造を形成していることが判明した。ガラスの耐水性を向上させる働きのある架橋酸素数がQ$$^{1}$$とQ$$^{0}$$の形成は、ZrP$$_{2}$$O$$_{7}$$結晶が優先的に蓄積するために起こるものと考えられる。

We studied compositional dependence of water durability of Zr(IV) containing FeO-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$-P$$_{2}$$O$$_{5}$$ glasses systems, which can apply to immobilize nuclear waste of Zr isotope. Stabilized film with interference fringe on the surface improves better water durability after immersion tests for BaO and ZrO$$_{2}$$ coexisting glasses without fracture. On the other hand, microcrystalline ZrP$$_{2}$$O$$_{7}$$ was detected in the glass matrix when more than 1 mol% of ZrO$$_{2}$$ incorporated. The effect of impregnated ZrP$$_{2}$$O$$_{7}$$ crystal on the structure was discussed based on the phosphate structure analyzed by Raman spectra. Formation of Q$$^{1}$$ and Q$$^{0}$$ units, which contribute to water durability in the glass, are due to preferential precipitation of ZrP$$_{2}$$O$$_{7}$$ crystal.

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パーセンタイル:16.50

分野:Materials Science, Ceramics

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