99Tc由于半衰期长（～2.1×105年）、裂变产额高（～6.1%）、主要存在形式TcO4-易随地下水迁移等性质是核废物中的重要污染元素。而玻璃固化过程中Tc(VII)的高温挥发特性一直是固化含Tc核废物关注的重点。不同源项核废物玻璃固化过程中，Tc/Re呈现不同的挥发率（30%-80%），表明核废物化学组成对Tc/Re挥发的影响至关重要。硫酸盐作为核废物中重要的无机盐组成，是影响玻璃固化过程中Tc/Re挥发的关键因素。然而由于核废物组成复杂，高温过程中各组分间的相互作用与影响极其复杂，硫酸盐对Tc的挥发机理仍不清晰。
本文通过简化组成设计，以Re作为Tc的非放射性替代元素，首先研究了简化熔盐体系（SiO2-KReO4-K2SO4）中硫酸盐对Re挥发行为的影响。其次，在简化硼硅酸盐玻璃熔体中，研究了硫酸盐对Re挥发的影响规律。最后，通过模拟核废物玻璃固化实验，分析了S与Re在玻璃熔体中的竞争机制，为玻璃固化过程中控制Tc/Re的挥发提供了理论依据。主要研究成果如下：
（1）在SiO2-KReO4-K2SO4熔盐体系中，发现KReO4和K2SO4在升温过程形成共熔体，当Re/S≥1.80（Re与S的质量比）时，液相线温度高于KReO4挥发温度，生成KReO4（g）的反应速率无明显变化，硫酸盐的存在对Re的挥发基本无影响；当Re/S<1.80时，液相线温度与KReO4挥发温度相近，加快了生成KReO4（g）的反应速率，促进Re的挥发。
（2）在简化硼硅酸盐玻璃体系中，Re在玻璃熔体中的挥发随硫酸盐含量的升高而加剧，利用阿伦尼乌斯方程拟合发现Re挥发的表观活化能随硫酸盐含量的升高而降低；并利用修正后的等温挥发模型拟合发现Re扩散系数随硫酸盐含量的升高而增大。
（3）在模拟核废物玻璃熔体中，向Re饱和玻璃掺入过量Na2SO4时，有KReO4的析出，玻璃熔体中Re含量降低，源于SO42-在进入玻璃网络结构时与ReO4-存在竞争机制，加剧了Re的挥发。
谷歌
火狐
