Fe­석류석인 경우, 사면체 배위를 하는 Fe의 이온반경이 Si보다 크기 때문에 고준위 방사성 폐기물에 다량 함유되어 있는 악티나이드 원소들을 고정화시킬 수 있는 매트릭스로 고려되고 있다. 따라서 본 연구에서는 Ca2,5C e0.5Z r2F e3 O12 및 Ca2CeZrFeF e3 O12인 조성을 가진 석류석을 합성하여 이들의 상평형 관계 및 특성을 연구하였다. 혼합된 시료는 200∼400 kg/ cm2의 압력으로 성형한 후, 1100∼1400℃ 범위에서 온도 및 분위기를 변화시키면서 소결하였으며 합성된 시료는 XRD, SEM/EDS를 사용하여 상분석과 정량분석을 실시하였다. 실험결과, 이들 조성을 가진 석류석들은 1300℃로 가열하였을 때, 최적 합성상을 얻을 수 있었지만 소량의 페롭스카이트 등 부수상이 공존하였다. Ca2,5C e0.5Z r2F e3 O12 및 Ca2CeZrFeF e3 O12인 조성으로부터 합성된 Fe­석류석의 조성이 각각 Ca2.5­3.2C e0.3­0.7Z r1.8­2.8F e1.9­3.2 O12 및 Ca2.2­2.5C e0.8­1.0Z r1.3­1.6F e0.4­.07 F e3­3.2 O12였다. 특히 화학양론적 조성과 비교시, 합성된 석류석의 8배위 자리를 점하고 있는 Ca이 초과된 양상을 보였고, Ce의 함량은 초과 또는 결핍된 양상을 보였다. 이는 8배위 자리에서의 Ca과 Ce의 이온반경의 상대적인 차이 및 전하보상적 차원에서 비롯된 것으로 해석된다.에서 비롯된 것으로 해석된다.석된다.

Garnet has been considered as a possible matrix for the immobilization of radioactive actinides. It is expected that Fe­based garnet be able to have the high substitution ability of actinide elements because ionic radius of Fe in tetrahedral site is larger than that of Si of Si­based garnet. Accordingly, we synthesized Fe­garnet with the batch composition of Ca2,5C e0.5Z r2F e3 O12 and Ca2CeZrFeF e3 O12 and studied their phase relations and properties. Mixed samples were fabricated in pellet forms under the pressure of 400 kg/ cm2 and were sintered in the temperature range of 1100∼1400℃ in atmospheric conditions. Phase identification and chemical composition of synthesized samples were analyzed by XRD and SEM/EDS. In results, where the compounds were sintered at 1300℃, we optimally obtained Fe­garnets as the main phase, even though some minor phases like perovskite were included. The compositions of Fe­garnets synthesized from the batch compositions of Ca2,5C e0.5Z r2F e3 O12 and Ca2CeZrFeF e3 O12, are Ca2.5­3.2C e0.3­0.7Z r1.8­2.8F e1.9­3.2 O12 and Ca2.2­2.5C e0.8­1.0Z r1.3­1.6 F e0.4­.07 F e3­3.2 O12, respectively. Ca contents were exceeded and Ce contents were exceeded or depleted in 8­coodinated site, comparing to the initial batch composition. These results were caused by the compensation of the difference of ionic radius between Ca and Ceetween Ca and Ced Ce

• 채수천
• 장영남
• 배인국