Initial alteration of chlorine and iodine-doped glass matrix in aqueous phase: An experimental study on the evaluation of glass dissolution
Klor ve iyot katkılı cam matrisin sulu fazda ilk değişimi: Cam çözünmesinin değerlendirilmesine yönelik deneysel bir çalışma
- Tez No: 912052
- Danışmanlar: DR. TOMO SUZUKI-MURESAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Belirtilmemiş.
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Institut Mines-Télécom
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Nükleer Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 45
Özet
Yüksek seviyeli nükleer atık yönetimi alanında, vitrifiye edilmiş atık formları yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, sınırlı çözünürlükleri ve yüksek sıcaklıklarda yapılan işlemlerde buharlaşma eğilimleri nedeniyle, özellikle de klor ve iyot olmak üzere belirli radyoizotopların hareketsizleştirilmesinde bazı zorluklarla karşılaşılır. Bu sorunun üstesinden gelmek maksadıyla, yüksek atık tutma kapasitesi, iyileştirilmiş termal kararlılık ve daha fazla kimyasal direnç vaat eden yenilikçi cam bileşimlerinin araştırılmasına son zamanlarda daha fazla önem verilmektedir. Bu bağlamda, nükleer atık camlarının uzun vadeli davranımını ortaya koymak adına kesin tahmin modelleri geliştirmek ve böylece bu camların özellikle laboratuvar ölçeğinde nasıl çözündüğüne dair kapsamlı bir anlayış kazanmak zaruridir. Bu hedeflere ulaşmak için, bu çalışmada, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık koşulları altında sentezlenen iyot ve klor içeren ISG (uluslararası basit cam) tipi alümino-borosilikat cam örneklerinin ilk değişim davranımı sistematik olarak araştırılmıştır. Bu kapsamda yürütülen liçing (filtreleme-katıdan özetleme) deneylerinde, cam numuneleri toz halinde kullanılmış ve denemeler doymamış deneysel koşullar altında sürdürülmüştür. Camın pH 9 ve 90°C'de ilk değişim oranları hesaplanmıştır. Bu araştırmanın bulguları, numuneler için belirgin değişim oranları ortaya koymuştur: NaCl içeren cam 6,0 g/m^2d'lik bir çözünme oranı göstermiş, NaClO3 katkılı cam 4,7 g/m^2d'lik bir oran göstermiş ve NaI katkılı cam ise 3,9 g/m^2d ile en yavaş çözünme oranını göstermiştir. NaCl katkılı camın çözelti içerisinde gözle görünür bir kalıntı bırakmadan tam çözünmeye uğraması dikkat çekmiştir. Ayrıca, silisyum, bor ve iyodun kütle kayıplarını değerlendiren analizler ve hesaplamalar, cam çözünme davranımının literatürdeki verilerle tutarlı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, yıkanmış (leached)cam matrisinde hidratasyonun varlığını değerlendirmek maksadıyla birden fazla FTIR analizi yapılmıştır. Yıkanmış (leached) iyot içeren camlarda spektral desenlerde dikkate değer bir fark gözlenmemiştir. Ancak, NaClO3 içeren cam numunesinin (Si)O-H gerilme bantlarında, cam yaoısı içerisinde hidratasyonun güçlü bir göstergesi olan dikkate değer bir değişim tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the field of high-level nuclear waste management, vitrified waste forms are widely used. However, difficulties arise in immobilizing certain radioisotopes, especially chlorine and iodine, due to their limited solubility and tendency to evaporate at high processing temperature. In order to address this issue, there is a growing emphasis on the investigation of innovative glass compositions that promise high waste retention capacity, improved thermal stability, and greater chemical resistance. In this context, to develop precise predictive models for the long-term behavior of nuclear waste glasses, a comprehensive understanding of how these specific glasses dissolve, particularly at the laboratory scale, is necessary. In an effort to address these objectives, this study systematically investigated the initial alteration behaviour of ISG (international simple glass) type alumino-borosilicate glass samples bearing iodine and chlorine, synthesized under high-pressure and high-temperature conditions. In leaching experiments conducted for this purpose, the glass specimens were used in powdered form, and trials were maintained under unsaturated experimental conditions. The glass initial alteration rates were calculated at a pH of 9 and 90 ℃. The findings of this investigation revealed distinct alteration rates for the samples: the NaCl-bearing glass displayed a dissolution rate of 6.0 g/m^2 d, the NaClO_3-doped glass exhibited a rate of 4.7 g/m^2 d, and the NaI-doped glass demonstrated the slowest dissolution rate with 3.9 g/m^2 d. It is noteworthy that the NaCl-doped glass exhibited complete dissolution in the solution without leaving any visible residue. Moreover, analyses and calculations aimed at evaluating the mass losses of silicon, boron and iodine demonstrate that the glass dissolution behavior is consistent with data from the literature. Additionally, multiple FTIR analysis were performed in order to asses the presence of hydration in the leached glass matrix. In the case of leached iodine-bearing glasses, no notable differences were observed in the spectral patterns. However, a remarkable variation was detected in the (Si)O-H stretching bands of NaClO_3-bearing glass sample, which is a strong indicative of hydration within the glass structure.
Benzer Tezler
- Kompleks ve tuzca doygun çözeltiler tarafından oluşturulan porfiri tip maden yatakları: Karakartal (Kemaliye-Erzincan) Au-Cu maden yatağı örneği
Karakartal (Kemaliye-Erzincan) porphyry Au-Cu deposit: An example of complex and saturated solutions formed porphyry type ore deposits
OĞUZHAN GÜMRÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Jeoloji MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MİĞRAÇ AKÇAY
- Life cycle assessment of package and ultrafiltration systems and four disinfection technologies for a full-scale water treatment plant
Tam ölçeklı̇ bı̇r su arıtma tesı̇sı̇ ı̇çı̇n paket ve ultrafı̇ltrasyon sı̇stemlerı̇ ı̇le dört dezenfeksı̇yon teknolojı̇sı̇nı̇n yaşam döngüsü değerlendı̇rmesı̇
MEHMET ZAHİD DEMİR
Doktora
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Yıldızeli (Sivas) yöresi flogopit oluşumlarının mineralojik-petrografik ve jeokimyasal incelenmesi
Mineralogic-petrographic and geochemical studies of phylogopite occurrences in Yildizeli (Sivas) area
HÜLYA YEŞİLDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Jeoloji MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN YALÇIN
- Source and geochemistry of acidic waters in King George Island, Antarctic peninsula
Antarktika King George Adası'nda gelişen asidik suların kaynağı ve jeokimyası
ŞEVVAL YALÇINKAYA BAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKutup Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURGÜL ÇELİK BALCI
PROF. DR. BURCU ÖZSOY
- Mineralogic and petrographic investigation of skarn alteration zones related to the Evciler granitoid, Kazdağ Northwestern Anatolia
Evciler granitine (Kazdağ, Kuzeybatı Anadolu) bağlı gelişen skarn alterasyon zonlarının mineralojik ve petrografik incelemesi
YEŞİM YÜCEL ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2006
Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAHİT HELVACI