模拟高放废液玻璃固化体析晶率的测定

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0918

摘要/Abstract

摘要：

析晶率作为衡量高放废液玻璃固化体热性能的关键指标，反映了析晶趋势。但高放废液玻璃固化体的主要晶相为复杂的无定形相，热处理产生的析晶物质占比较小，难以准确测定其含量。本文利用XRD Rietveld全谱拟合精修法分析了模拟高放废液玻璃固化体的晶相组成，并针对内标物、扫描速率等影响测试析晶率准确性的因素进行了研究。结果表明：采用XRD Rietveld全谱拟合精修法，以氧化锌为内标物，当扫描速率为1 （°）/min时，析晶率的精密度小于5%，各晶相物质含量和析晶率的加标回收率在98%～108%，本方法准确可靠。

关键词: 模拟高放废液玻璃固化体, 析晶率, X射线衍射法, Rietveld全谱拟合, 内标物

Abstract:

Crystallization rate serves as a critical indicator for assessing the thermal performance of high level radioactive waste glass， reflecting their crystallization propensity. However， due to the predominantly complex amorphous phase of high level radioactive waste glass， the proportion of crystalline substances generated during heat treatment is negligible， making accurate quantification of their content extremely challenging. This study utilized XRD Rietveld whole-pattern fitting refinement to analyze the crystalline phase composition of simulated high level radioactive waste glass. Additionally， it systematically examined factors that influence the accuracy of crystallization rate determination， including internal standards and scanning rates. The results demonstrate that utilizing the XRD Rietveld whole-pattern fitting refinement method with zinc oxide as the internal standard and a scanning rate of 1 （°）/min， the precision of crystallization rate exhibits less than 5%. The recovery rates for various crystalline phase content and crystallization rate range between 98% and 108%. The method is accuracy and reliability.

Key words: simulated high level radioactive waste glass, crystallization rate, X-ray diffraction method, Rietveld full-spectrum fitting, internal standard

中图分类号:

TQ171

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图/表 10

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2θ/（°）	Miller indices （h， k， l）
2θ/（°）	SiO₂	Al（OH）₃	CaCO₃	TiO₂	Al₂O₃
28.00		（1，1，2）
28.72		（2，0，2）
35.19					（1，0，4）
39.43	（1，0，2）		（1，1，3）
40.30	（1，1，1）
53.95		（1，2，4）		（1，0，5）
54.40		（3，1，4）
57.85		（2，2，4）
59.72					（2，1，1）
65.60			（0，0，12）
69.79		（5，2，2）
75.66	（3，0，2）
82.17				（3，0，3）
83.19					（0，3，6）

2θ/（°）	Miller indices （h， k， l）
2θ/（°）	SiO₂	Al（OH）₃	CaCO₃	TiO₂	Al₂O₃
28.00		（1，1，2）
28.72		（2，0，2）
35.19					（1，0，4）
39.43	（1，0，2）		（1，1，3）
40.30	（1，1，1）
53.95		（1，2，4）		（1，0，5）
54.40		（3，1，4）
57.85		（2，2，4）
59.72					（2，1，1）
65.60			（0，0，12）
69.79		（5，2，2）
75.66	（3，0，2）
82.17				（3，0，3）
83.19					（0，3，6）

Scanning speed/ ［（°）·min^-1］	Strongest diffraction peak intensity/counts
Scanning speed/ ［（°）·min^-1］	CaMoO₄	RuO₂	SiO₂	ZnO
8	1 448	1 256	2 422	2 299
7	1 652	1 442	2 772	2 633
6	1 946	1 678	3 227	3 058
5	2 292	2 017	3 860	3 681
4	2 912	2 519	4 841	4 614
3	3 851	3 358	6 435	6 128
2	5 740	5 021	9 623	9 183
1	11 609	10 070	19 288	18 403
0.5	23 084	20 071	38 430	36 632

Scanning speed/ ［（°）·min^-1］	Strongest diffraction peak intensity/counts
Scanning speed/ ［（°）·min^-1］	CaMoO₄	RuO₂	SiO₂	ZnO
8	1 448	1 256	2 422	2 299
7	1 652	1 442	2 772	2 633
6	1 946	1 678	3 227	3 058
5	2 292	2 017	3 860	3 681
4	2 912	2 519	4 841	4 614
3	3 851	3 358	6 435	6 128
2	5 740	5 021	9 623	9 183
1	11 609	10 070	19 288	18 403
0.5	23 084	20 071	38 430	36 632

Number	Mass fraction/%			Crystallization rate/%
Number	RuO₂	CaMoO₄	SiO₂	Crystallization rate/%
1	0.46	1.45	0.09	2.00
2	0.47	1.64	0.09	2.20
3	0.51	1.53	0.11	2.15
4	0.53	1.59	0.13	2.25
5	0.46	1.68	0.09	2.23
6	0.48	1.57	0.12	2.17
7	0.45	1.48	0.12	2.05
8	0.52	1.51	0.10	2.13
9	0.55	1.57	0.13	2.25
Average value	0.49	1.56	0.11	2.16
Relative standard deviation	7.30	4.70	15.50	4.10