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.
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
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