Dévitrification et étude structurale de verres riches en terre rare
Institution:
PerpignanDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Former studies undertaken with the GDR NOMADE and the CEA has shown that alumino-silicate glasses containing lanthanum and sodium were potential matrix for long lived actinides. The aim of this work is the description of the effect of sodium concentration on stability, thermal and structural properties of glasses synthetized by concentrated solar way. After the optimisation of the process, the efficiency of the new process has been showed. In the four oxydes system : Si02-Al203-La203-Na20, the sodium introduction has been done by three ways : by substituting aluminia (A), by substitution of both alumina and silica (B), and by substitution of the three oxydes (C). The thermal stability is much more perturbed in the two last cases. The difference between Tg and Tc diminish quickly with addition of soda. The devitrification of glass at 1100°C has evidenced two crystallized phases by XRD diffraction : disilicate and apatite. The NMR structural study has been done on 29Si, 27Na and 23Na in order to obtain informationon the polymerisation degree of the system as weel as on the coordination of aluminium and the symetry of its environment. Additional information were obtained by RAMAN spectroscopy and XPS.
Abstract FR:
Une étude antérieure menée en collaboration avec le CEA et le GDR NOMADE a montré que les verres alumino-silicatés riches en terre rare et en silice contenant de faibles quantités de sodium étaient des matrices potentielles pour le confinement des actinides mineures. L'objectif de ce travail consiste à aborder l'incidence de la concentration en sodium sur la stabilité, les propriétés thermiques et structurales de ces verres élaborés à l'aide d'un four solaire de laboratoire. Après une optimisation du procédé de synthèse, un dosage par WDS a mis en évidence l'efficacité de ce procédé original. Dans ce système à quatre oxydes - Si02-Al203-La203-Na20 -, l'introduction de l'oxyde de sodium a été conduite selon 3 voies : en substitution à l'alumine seule (A), en substitution à l'alumine et de la silice (B), et en substitution des trois oxydes (C). La stabilité thermique est d'avantage perturbée dans les deux derniers cas. En effet, l'écart entre la température de transition vitreuse -Tg- et la température de cristallisation -Tc- diminue très rapidement avec l'incorporation croissante de sodium. La dévitrification du verre à 1100°C a permis de mettre en évidence, par diffraction des rayons X, deux phases cristallisées : le disilicate de lanthane et l'apatite sodée. L'étude structurale par RMN haute résolution en phase solide a été menée sur les noyaux 29Si, 27Na et 23Na afin de suivre notamment le degrès de polymérisation du réseau d'aluminosilicaté ainsi que le degrès de coordination de l'aluminium et la symétrie de son environnement. Des informations complémentaires ont également été obtenues par spectrométrie Raman et XPS.