Gd-Ti-O계 및 Gd-Zr-O 계에서의 파이로클로어 합성연구

• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: 채수천 배인국 장영남 Yudintsev, S.V.
• 간행물 정보: 『자원환경지질』37권 3호, 303~309쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2004.06.30

국문 초록

Gd-Ti-O 및 Gd-Zr-O계에서의 파이로클로어 (Gd₂Ti₂O7 및 Gd₂Zr₂O7)는 장주기 방사성 폐기물인 악티나이드 원소들을 고정화시킬 수 있는 물질로써 잘 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 소결법에 의해 이들을 합성하여, 상평형 관계 및 특성을 연구하였다. 혼합된 시료는 상온에서 200-400kgf/cm²의 압력으로 성형한 후, 1000-1600℃ 범위에서 소결온도 및 분위기를 변화시키면서 소결하였다. 합성된 시료는 XRD 및 SEM/EDS를 사용하여 상분석 및 화학조성을 분석하였다. 실험결과, Gd₂Ti₂O7의 최적 합성조건은 1400℃/0.5 hrs, 1300℃/3 hrs 및 1200℃/20 hrs였고, 이때의 화학조성은 Gd2.0-2.1Ti1.9-2.0/O7으로 소결온도 및 분위기와 무관하게 화학양론적 조성에 근접하였다. Gd₂Zr₂O7의 최적 합성조건은 1550℃/40 hrs 및 1600℃/30 hrs였으나 화학조성은 Gd1.5-2.4Zr1.7-2.4O7로 매우 불균질 하였다. 이 같은 불균질성은 본 연구의 최장 소결시간이었던 40시간에서 조차 평형을 이루지 못할 정도로 Gd₂Zr₂O7의 생성속도가 매우 낮음을 지시하고 있다.

영문 초록

Pyrochlores were known as promising materials for the immobilization of radioactive actinide. Accordingly, we synthesized pyrochlores with Gd₂Ti₂O7 and Gd₂Zr₂O7 compositions by sintering method, and studied its properties and phase relations in Gd-Ti-O and Gd-Zr-O system. The mixed powders were pressed into pellets under 200-400 kgf/cm² at room temperature. and then sintered at 1000-1600℃ for 0.5-40 hours. The synthesized samples were analyzed and were identified with XRD and SEM/EDS analyses. The optimal synthetic conditions of pyrochlores with Gd₂Ti₂O7 composition were at 1400℃/0.5hrs, 1300℃/3hrs and 1200℃/20hrs. Its chemical composition was Gd2.0-2.1Ti1.9-2.0O7, and similar to the stoichiometric composition without any relationship in temperature and atmosphere. The optimal synthetic conditions of pyrochlores with Gd₂Zr₂O7 composition were at 1550℃/40hrs and 1600℃/30hrs. The compositions of pyrochlore synthesized from these optimal conditions were irregular with Gd1.5-2.4Zr1.7-2.4O7. Such heterogeneity indicates that the reaction rate of pyrochlore with Gd₂Zr₂O7 composition is very low, and then its equilibrium state could not be attained even for 40 hours which was the longest sintering time in this research

키워드

고정화 파이로클로어 방사성핵종 재처리 소결 immobilization pyrochlore radionuclide reprocessing sintering