تاثیر اکسید سرب بر خوردگی شیمیائی و جذب اشعه گاما در شیشه سیلیکات سرب حاوی زیرکونیا و تیتانیا

در این تحقیق، ابتدا با اضافه کردن مقادیر متفاوتی از افزودنیهای تیتانیا و زیرکونیا به یکی از ترکیبات اصلی که در اینکار مورد مطالعه قرار گرفته است، نمونه هائی (مطابق جدول 2-2) ساخته شدند. بهینه مقدار افزودنیها، در افزایش مقاومت به خوردگی نمونه های مختلف شیشه ای، با نگهداری این نمونه ها در زمان ثابت 65 ساعت درون محلول اسید نیتریک نیم نرمال، تعیین شد. سپس ترکیبات مختلف شیشه سربی، از (5/55 تا 5/68) درصد وزنی اکسید سرب، با افزودنیهای تیتانیا و زیرکونیا و بدون این افزودنیها، برای مطالعات جذب اشعه گاما و تعیین رفتار مقاومت به خوردگی شیمیایی، ساخته شدند. رفتار خوردگی شیمیائی همه نمونه های جدول 3-1 درون محلول اسید نیتریک نیم نرمال در زمان ثابت 65 ساعت و نمونه های 1 s، 2s ، 3s و 30s (جدول 3-1)، درون محلولهای مختلف اسیدی از نظر نوع (نیتریک، کلریدریک و سولفوریک) و غلظت (نیم، یک و دو نرمال)، در زمان ثابت 65 ساعت و درون محلول اسید نیتریک نیم نرمال در زمانهای مختلف (6، 12، 18، 24، 30 و 36 ساعت)، مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین رفتار مقاومت به خوردگی شیمیائی نمونه 3s (جدول 3-1)، درون نوع و غلظتهای مختلف اسیدی و در زمانهای مختلف تعیین شد. بمنظور تعیین پارامترهای کینتیکی گامهای کنترل کننده خوردگی شیمیائی برای نمونه ترکیبیs3، نمونه هایی درون محلول اسید نیتریک نیم نرمال، در دماها و زمانهای مختلف نگهداری شدند. پس از هر مرحله، بطور جداگانه مقادیر کسر وزنی سرب خروجی به محلول نسبت به کل سرب موجود در نمونه، تعیین شد. به همین ترتیب مقادیر مربوط به خروج سیلیکن به درون رسوب و محلول، برای هر کدام از زمانها و دماهای مختلف تعیین شد. مقادیر فوق به نرم افزار کامپیوتری تهیه شده برای تعیین گامهای کینتیکی واکنشهای جامد- مایع (برای حالتی که مواد فقط از یک سطح خارج یا داخل می شدند) داده شد. نتایج نشان می داد که در مورد خروج سرب، هر دو نفوذ از لایه ژل و سرعت واکنش شیمیائی تعویض یونی و در مورد سیلیکون، سرعت واکنش هیدرولیز شبکه سیلیسی، گامهای کنترل کننده بودند. ضرایب نفوذ سرب و ثابتهای سرعت واکنشهای تعویض یونی و هیدرولیز شبکه سیلیسی تعیین شدند. همچنین با استفاده از رابطه آرنیوس، انرژی اکتیواسیون نفوذ سرب و واکنشهای تعویض یونی و هیدرولیز تعیین شدند. آنالیز حرارتی (sta) برای تعیین دمای انتقال به شیشه هر کدام از ترکیبات انجام گرفت. اندازه گیری کاهش وزن، آنالیزهای icp محلول و eds و xrd رسوب تشکیل شده روی سطح نمونه ها، eds سطح نمونه ها پس از پاک کردن رسوب روی سطح و تصاویر میکروسکوپ الکترونی sem از سطح نمونه ها، برای مشخصه یابی خوردگی شیمیائی انجام گرفتند. افزودنیهای تیتانیا و زیرکونیا، از طریق فرونشانی سرعت نفوذ اجزای شرکت کننده در واکنشهای تعویض یونی، مقاومت به خوردگی شیمیائی نمونه های با مقدار سرب پائین را بشدت افزایش می داد. در نمونه با مقدار سرب بالا (3s )، افزودنیهای تیتانیا و زیرکونیا اثر بدی روی رفتار خوردگی شیمیائی داشتند. نمونه های1 sو 2s بالاترین مقاومت به خوردگی را درون محلولهای مختلف اسیدی نشان می دادند. دانسیته نمونه های مختلف متناسب با مقدار سرب ترکیب افزایش و دمای انتقال به شیشه کاهش نشان می داد. افزودن تیتانیا و زیرکونیا به ترکیب برخی شیشه ها، باعث افزایش دمای انتقال به شیشه می شد. آزمایشات جذب اشعه گاما، برای نمونه های 1 s، 2s ، 3s و 30s با استفاده از دو چشمه رادیو اکتیو کبالت 60 و سزیم 137 انجام گرفت. مقدار سرب شیشه مستقیما مقدار تضعیف اشعه گاما را افزایش می داد. بطوری که نمونه ترکیبی s3، بهترین تضعیف را از خود نشان می داد. نمونه ترکیبی s2 بدلیل دارا بودن مقدار تضعیف پرتو خوب و همچنین مقاومت به خوردگی شیمیائی خیلی بالا، بهترین نمونه بعنوان استفاده در پنجره سلول داغ بود.