Abstract

The crystal structure of the carnotite-type compound Ba2[(UO2)2Ti2O8] has been determined by ab initio methods from synchrotron X-ray and neutron powder-diffraction data. We describe the first reported structure of a uranyl titanate; it was solved in the monoclinic space-group P21/c and has the lattice parameters a 6.4463(1), b 8.5999(1), c 10.2532(1) Å, β 75.936(1)°, V 551.36(1) Å3, Dcalc 6.253 g/cm3 and Z = 4. A multiple histogram approach was used to refine the structure from synchrotron and neutron-diffraction data, giving quality factors of RB 0.032 and 0.039, Rwp 0.090 and 0.063, and Rp 0.070 and 0.049, respectively. The compound forms a layered structure in which sheets of uranyl pentagonal bipyramids share edges with dimers of TiO5 square pyramids. These are separated by layers of 11-fold-coordinated barium atoms. Because of the potential presence of Ba2[(UO2)2Ti2O8] in ceramic waste-forms for the immobilization of radioactive wastes, the leach rate of uranium and barium were determined. The normalized rates of leaching from Ba2[(UO2)2Ti2O8], averaged over seven days, are 1.3 × 10−5 g/m2/day for uranium, a significantly lower rate than that observed from pyrochlore waste-forms, and 1 × 10−4 g/m2/day for barium.

Abstract

Nous avons déterminé la structure cristalline d’un composé de type carnotite, Ba2[(UO2)2Ti2O8], par méthodes ab initio à partir de données de diffraction X (rayonnement synchrotron) et diffraction de neutrons. Nous décrivons pour la première fois la structure d’un titanate uranylé; elle a été résolue dans le groupe spatial P21/c, système monoclinique, avec les paramètres réticulaires a 6.4463(1), b 8.5999(1), c 10.2532(1) Å, β 75.936(1)°, V 551.36(1) Å3, Dcalc 6.253 g/cm3 et Z = 4. Des histogrammes multiples ont été utilisés pour affiner la structure à partir des données obtenues avec rayonnement synchrotron et diffraction de neutrons, ce qui a donné les valeurs suivantes des indices de qualité: RB 0.032 et 0.039, Rwp 0.090 et 0.063, et Rp 0.070 et 0.049, respectivement. Le composé a une structure en couches, dans lesquelles les bipyramides uranylées pentagonales partagent des arêtes avec les pyramides carrées TiO5. Ces feuillets sont séparés par des feuillets d’atomes de barium à coordinence 11. Vue la possibilité d’utiliser le composé Ba2[(UO2)2Ti2O8] comme matériau céramique pour l’immobilisation de déchets radioactifs, nous avons déterminé le taux de lessivage de l’uranium et du barium. Les taux de lessivage du composé Ba2[(UO2)2Ti2O8], normalisés sur sept jours, sont 1.3 × 10−5 g/m2/jour pour l’uranium, ce qui est sensiblement plus faible que les taux observés avec un matériau à structure de pyrochlore, et 1 × 10−4 g/m2/jour pour le barium.

(Traduit par la Rédaction)

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