Glass Physics and ChemistryGlass Physics and ChemistryФизика и химия стекла0132-66513034-6134The Russian Academy of Sciences69666510.7868/S3034613425040055ArticlesСтатьиResearch ArticleПрочностные характеристики кварцоидных стекол, допированных цезиемПрочностные характеристики кварцоидных стекол, допированных цезиемTsyganovaT. A.ЦыгановаТ. А.Tsyganova2@yandex.ruLushankinY. P.ЛушанкинЯ. П.MazurA. S.МазурА. С.StaritsynM. V.СтарицынМ. В.MikhailovM. S.МихайловМ. С.KurylenkoL. N.КуриленкоЛ. Н.DikayaL. F.ДикаяЛ. Ф.SemenovaE. A.СеменоваЕ. А.AnfimovaI. N.АнфимоваИ. Н.DrozdovaI. A.ДроздоваИ. А.MarkovaY. M.МарковаЮ. М.Branch of the NIK “Kurchatov Institute” – PIAF – IHSФилиал НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – ИХСSaint Petersburg State University (SPbSU)Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ)NIK “Kurchatov Institute” - TsNII KM “Prometheus”НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”15102025514VOL 51, NO4 (2025)ТОМ 51, №4 (2025)43544820112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://jdigitaldiagnostics.com/0132-6651/article/view/696665

В статье представлены результаты определения трещиностойкости кварцоидных стекол, допированных цезием. Расчеты трещиностойкости проведены на основании измеренных величин микротвердости и модуля Юнга. Проанализирована взаимосвязь величины трещиностойкости с содержанием оксида цезия (Cs2O 0.68–2.11 мас. %) в стекле. Результаты измерения 11В и 29Si ЯМР спектров применены для интерпретации влияния присутствия цезия в стекле на способность исследуемого материала противостоять образованию трещин.

В статье представлены результаты определения трещиностойкости кварцоидных стекол, допированных цезием. Расчеты трещиностойкости проведены на основании измеренных величин микротвердости и модуля Юнга. Проанализирована взаимосвязь величины трещиностойкости с содержанием оксида цезия (Cs2O 0.68–2.11 мас. %) в стекле. Результаты измерения 11В и 29Si ЯМР спектров применены для интерпретации влияния присутствия цезия в стекле на способность исследуемого материала противостоять образованию трещин.

двухфазные щелочноборосиликатные стеклапористые стеклакварцоидные стекламикротвердостьмодуль ЮнгатрещиностойкостьРабота выполнена в рамках государственного задания Филиала НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ – ИХС (Государственная регистрация № 1024030700034-2-1.4.3, Тематика 3). ЯМР спектры зарегистрированы в ресурсном центре “Магнитно-резонансные методы исследований” научного парка СПбГУ в рамках проекта 125021702335-5.Jantzen C.M., Brown K.G. and Pickett J.B. Durable glass for thousands of years // Int. J. Appl. Glass Sci. 2011. V. 1. P. 38–62.Ojovan M.I., Lee W.E., and Kalmykov S.N. An introduction to nuclear waste immobilisation. // 2019. Amsterdam, Netherlands: Elsevier.Константинович А. Остекловывание радиоактивных отходов. Озерск: Наука, 1998. 441 с.Kim D.S., Peeler D.K., Hrma P. Effect of crystallisation on the chemical durability of simulated nuclear waste glasses // Ceram. Bull. 1995. V. 61. P. 177–185.Tsyganova Т.А., Girsova М.А., Kurylenko L.N., Dikaya L.F., Staritsyn M.V. New Cesium-Containing Quartzoid Glasses // Glass Physics and Chemistry. 2023. V. 49. No 5. P. 456–462.Аппен, А.А. Химия стекла или Технология стекла и ситаллов. Ленинград: Химия, 1970. 315 с.Мазурин О.В., Роскова Г.П., Аверьянов В.И., Антропова Т.В. Двухфазные стекла: структура, свойства, применение / Под ред. Варшала Б.Г. Л.: Наука. 1991. 276 с. ISBN 5-02-024469-4Алексеева 3.Д., Анфимова И.Н., Мазурин О.В. А. с. 631470 (СССР). Метод получения высококремнеземного стекла. // Бюллетень изобретений. 1978. № 41. С. 89.Pat. 58–199746 (Japan). Glass rods with refractive index. Опубл. 21.11.83.Janowski F., Heyer W. Glasser. Hertellung, Eigenschaften, Anwendung // Deutscher Verlag fur Grundostoffmdustrie. 1981. 274 p.Miura T., Hachinohe M., Yunoki A., Hamamatsu S., Unno Y. Validation of measurement comparability of NaI(Tl) scintillation detectors for radioactive cesium in brown rice sample by interlaboratory comparison // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2020. V. 326. P. 1225–1231.Paramonova Т.А., Kuzmenkova N.V., Godyaeva M.M., Belyaev V.R., Ivanov M., Agapkina G.I. Cesium-137 Root Uptake by Oat and Lettuce Test Crops from Radioactively Contaminated Chernozem under Model Experiment Conditions // Moscow University Soil Science Bulletin. 2018. V. 73. № 1. P. 18–25.Rump A., Ostheim P., Eder S., Hermann C., Abend M., Port M. Preparing for a “dirty bomb” attack: the optimum mix of medical countermeasure resources // Military Medical Research. 2021. V. 8. P. 3–4.Oh S.Y., Heo N.S., Shukla S., Kang S.-M., Lee I., Lee H., Bajpai V.K., Jang S.C., Huh Y.-K., Roh C., Huh Y.S. Multi-stress radioactive-tolerant Exiguobacterium acetylicum CR1 and its applicability to environmental cesium uptake bioremediation // Journal of Cleaner Production. 2018. V. 205. P. 281–290.Hu P.-S., Chou H.-J., Chen C.-A., Wu P.-Y., Hsiao K.-H., Kuo Y.-M. Devising Hyperthermia Dose of NIR-Irradiated Cs0.33WO3 Nanoparticles for HepG2 Hepatic Cancer Cells // Nanoscale Res. Lett. 2021. V. 16. Article 108. P. 1–10.Антропова Т.В., Калинина С.В., Костырева Т.Г., Дроздова И.А. Анфимова И.Н. Особенности процесса получения и структура пористых мембран на основе двухфазных фтор- и фосфоросодержащих натриевоборосиликатных стекол // Физика и химия стекла. 2015. Т. 41. № 1. С. 25–41Калинин А.И., Гилева К.Г. Микрохимическое определение бора в стеклах // Физика и химия стекла. 1976. Т. 2. № 4. С. 378–380.Калинина Н.Е., Гилева К.Г., Хомутова Е.Г. Микроанализ силикатов. Исследование природного и технического минералообразования // Матер. VII Совещ. по экспериментальной и технической минералогии и петрографии. М.: Наука. 1966. С. 61–66.ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. Издание официальное: дата введения 1977–01–01. Москва: Стандартинформ, 1977. 76 c.ТУ 4276-001-31038427-2004. Измеритель частот собственных колебаний “3вук-130”. Технические условия. Введен 2004. М.: Изд-во стандартов, 2004. 5 с.Крень А.П. Определение критического коэффициента интенсивности напряжений стекла в условиях упругого контакта методом динамического индентирования // Проблемы прочности. 2009. № 6. С. 51–61.Tsyganova T.A., Girsova M.A., Kurylenko L.N., Dikaya L.F., Staritsyn M.V. New Cesium-Containing Quartzoid Glasses // Glass Physics and Chemistry. 2023. V. 49. No 6. P. 600–605.Prabakar S., Rao K.J., Rao C.N. R. 11B NMR Spectra and Structure of Boric Oxide and Alkali Borate Glasses // Proc. R. Soc. Lond. A. 1990. V. 429. P. З-15Grandjean M., Malki V., Montouillout F., Debruycker D. Massiot Electrical conductivity and 11B NMR studies of sodium borosilicate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. V. 354. P. 1664–1670.Wu Xinwei, Youngman Randall E., Rüdiger Dieckmann Sodium tracer diffusion and 11B NMR study of glasses of the type (Na2O)0.17(B2O3) x(SiO2)0.83–x // Journal of Non-Crystalline Solids. 2013. V. 378. P. 168–176Osipov A.A., Eremyashev V.E., Mazur A.S., Tolstoi P.M., Osipov L.M. Structure of Cesium–Borosilicate Glasses According to NMR Spectroscopy // Glass Physics and Chemistry. 2017. V. 43. No 4. P. 287–293.Yazawa Tetsuo, Kuraoka Koji, Akai Tomoko, Umesaki Norimasa, Du Wei-Fang Clarification of Phase Separation Mechanism of Sodium Borosilicate Glasses in Early Stage by Nuclear Magnetic Resonance // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 2109–2116.Gin Ste´phane, Jollivet Patrick, Fournier Maxime, Angeli Fre´de´ric, Frugier Pierre & Charpentier Thibault Origin and consequences of silicate glass passivation by surface layers // Nature Communication. 2015. V. 6. P. 636. https://doi.org/10.1038/ncomms7360Soleilhavoup A., Delaye J.-M., Angeli F., Caurant D., Charpentier Th. Contribution of first-principles calculations to multinuclear NMR analysis of borosilicate glasses // Magn. Reson. Chem. 2010. V. 48. P. S159–S170.Hiet J., Deschamps M., Pellerin N., Fayon F., Massiot D. Probing chemical disorder in glasses using silicon-29 NMR spectral editing // Phys. Chem. Chem. Phys. 2009. V. 11. P. 6935–6940.Ackerson Michael R., Cody George D. and Mysen Bjorn O. 29Si solid state NMR and Ti K-edge XAFS pre-edge spectroscopy reveal complex behavior of Ti in silicate melts // Ackerson et al. Progress in Earth and Planetary Science. 2020. V. 7. P. 14. https://doi.org/10.1186/s40645-020-00326-2Bray P.J., O’Keefe J.G. Nuclear magnetic resonance investigation of the structure of alkali borate glasses // Phys. Chem. Glasses. 1963. V. 4. No 2. P. 37–46.Жданов С.П., Шмидель Г. Координационное состояние бора в натриевоборосиликатных стеклах по данным ЯМР. // Физика и химия стекла. 1975. Т. 1. № 5. С. 452–456.Milberg M.E., O’Keefe J.G, Verhelst R.A., Hooper H.O. Boron coordination in sodium borosilicate glasses // Phys. Chem. Glasses. 1972. V. 13. No 3. P. 77–84.Жданов С.П. О структурных превращениях в стеклах, содержащих B2O3 // Стеклооборазное состояние. Труды третьего всесоюзного совещания. (16–20 ноября 1959 г., Ленинград). Изд. АН СССР. М-Л. 1959. с. 502–507.Жданов С.П., Коромальди Е.В. О структурных особенностях натриевоборосиликатных стекол в связи с их химической устойчивостью // Изв. АН СССР. ОХН. 1959. № 4. с. 626–636.Жданов С.П. О структурных особенностях натриевоборосиликатных стекол в связи с их химической устойчивостью. Сообщение 3. Структурные превращения в натриевоборосиликатных стеклах. // Изв. АН СССР. ОХН. 1959. № 6. С. 1011–1018.