含碘废物固化基材及固化方法综述

核燃料后处理厂是目前环境中129 I的主要来源,其产生的二次废物分为碘洗脱液和固体吸附剂两类,通常含碘废物的固化方法有三种,即水泥固化、玻璃固化和陶瓷固化等。本文综述了各方法的研究进展和应用现状,并对我国后处理厂产生的含碘废物未来处理路线提出了建议。     

模拟含锶废物铁磷酸盐玻璃固化体的化学稳定性

针对我国高放废液全分离流程中产出的锶废物组成特点,设计了用铁磷酸盐玻璃固化锶废物的配方。用红外光谱（IR）研究了玻璃固化体的结构,用Product Consistency Test(PCT）试验方法研究了玻璃固化体的化学稳定性。研究表明,在所选的配方组成范围内,所熔制的玻璃固化体均有较好的化学稳定性。当配料中模拟含锶废物的含量为24～28%(wt)、FeO3的含量大于24%(wt)、O/P（氧磷摩尔比）为3.5～3.6时,玻璃固化体的化学稳定性最好。     

高放废物玻璃固化与人造岩石固化技术的研究进展

高放废物的处理和处置是世界各核能国家面临的重大挑战。高放废物处理和处置的技术路线是先将其固化,再将其深埋。高放废物的固化有玻璃固化及人造岩石固化两种。玻璃固化已发展成一项成熟的技术,人造岩石固化尚在研发中。由于人造岩石固化工艺更简单,固化体抗浸出性能更优,稳定性更好,已引起世界各核能国家的关注,有可能取代玻璃固化而成为新一代固化技术。本文对玻璃固化和人造岩石固化的类型、机理和优缺点进行了系统的分析,对人造岩石固化的发展方向提出了建议。     

高放核废料磷酸盐玻璃陶瓷固化研究进展

磷酸盐玻璃陶瓷是固化"难溶"核废料的优异基材,具有高的废料包容量和优异的稳定性,因而,磷酸盐玻璃陶瓷固化是高放核废料固化处理的重要研究方向之一。本文简要综述了高放核废料磷酸盐玻璃陶瓷固化体的类型、固化机理、固化体设计、稳定性及其制备,并对其研究做了展望。其今后研究方向主要包括:(1)磷酸盐玻璃固化体的中长期化学稳定性、蚀变规律和抗腐蚀机制的研究;关注其物理性能、热稳定性和辐照稳定性;(2)磷酸盐玻璃陶瓷固化体的简洁制备工艺技术及其工艺原理,及其对设备和电极的侵蚀和寿命的影响。     

高放废物玻璃固化体的辐照效应研究进展

本文概述了国内外针对玻璃辐照效应所开展的研究及其进展。介绍了α、β、γ射线在玻璃中产生的微观缺陷类型、相对应的表征手段、不同微观损伤与吸收剂量的关系及其在不同温度条件下的稳定性。介绍了玻璃宏观性质随辐照剂量的改变以及饱和现象,提出了宏观性质的改变和无序度的联系来解释实验结果。最后,介绍了玻璃固化体研究所面临的问题和挑战。     

氧化硼对铁磷酸盐玻璃陶瓷固化体的影响

研究了不同B₂O₃掺量对铁磷酸盐玻璃陶瓷高放废物固化体结构和性能的影响。应用溶出速率法（DR）对固化体进行了化学稳定性测试,使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）方法研究了样品的结构。研究结果表明：玻璃陶瓷固化体的主晶相为独居石;B₂O₃的引入对玻璃陶瓷固化体的化学稳定性影响较大,以10%（摩尔分数）的B₂O₃代替Fe₂O₃制得的固化体化学稳定性最佳,其28d的质量浸出率约为7.81×10^-9g•cm^-2•min^-1;试样中存在大量正磷酸基团［PO₄］^3-和少量焦磷酸基团［P₂O₇］^4-,无偏磷酸基团［PO₃］^-存在,固化体中的B主要以［BO₄］四面体基团形式存在。     

Al2O3对独居石玻璃陶瓷固化体的影响

本文研究了Al₂O₃掺量对独居石玻璃陶瓷固化体结构和化学稳定性的影响。用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）方法表征样品结构,用溶解速率法和全谱直读等离子体发射光谱（ICP-OES）分别测定样品在浸出液中浸泡后的失重速率及各元素的浸出浓度,以研究固化体的化学稳定性。研究结果表明：当Al₂O₃掺量为4%（摩尔分数）时,在980 ℃下保温3 h得到的独居石玻璃陶瓷固化体具有较高的化学稳定性,浸泡14 d时其质量浸出率最低,约为8.1 ng/(cm²•min),其中Ce、La元素在浸出液中均未检出;固化体的主晶相为独居石,结构中含有大量稳定的正磷酸基团［PO₄］^3-和少量的焦磷酸基团［P₂O₇］^4-,不存在偏磷酸基团［PO₃］^-。     

高放废物玻璃固化过程中玻璃组成对硫酸盐溶解度的影响

硼硅酸盐玻璃固化的高放废物固化体能进行长期安全存储是已为国际所公认。然而，对于含有较高浓度硫酸根的高放废液，熔制过程中会产生分离黄色第二相（简称黄相），这是一种易溶于水的结晶物质。分析表明，玻璃固化体黄相含有碱金属和碱土金属的硫酸盐、铬酸盐和钼酸盐，并有一定量的铯、锶等裂片元素。玻璃固化体在深地质处置后，一旦受到地下水侵蚀，这些核素易浸泡出来，进入生物圈，因此，它严重危害玻璃固化体包容和隔离核素的作用，这是必须克服和避免的。     

放射性废物水泥固化研究进展

水泥化学的理论研究进展和新的水泥系列、混合材、外加剂及混凝土用纤维材料的研究成果,均可借鉴到放射性废物水泥固化的配方研究中。本文综述硅酸盐水泥、碱活化矿渣水泥、硫铝酸盐水泥等在放射性废物水泥固化研究中的应用现状,介绍火山灰质混合材、外加剂、纤维材料等在提高废物包容量、固化体强度、耐久性和降低核素浸出等方面的研究进展,以期为水泥固化配方的研究与开发提供新的思路。     

放射性废物玻璃固化体溶解行为 及机理研究进展

玻璃固化体是高放废物深地质处置场景下最有潜力的固化体形式,其化学稳定性直接决定了核素释放的速率和总量。本文综述了放射性废物玻璃固化体溶解行为和机理的研究进展,主要包括溶解动力学过程、相应控制机理及影响因素,以期为我国放射性废物处置工程安全评价提供参考。     

Plasma Confinement Characteristics in Heliotron J--Spontaneous Change of Plasma Confinement State

Spontaneous transition of the plasma confinement mode was observed in the helicalaxis heliotron device “Heliotron J“ for three different plasma heating schemes, i.e. ECHonly, NBI-only and the combination of ECH and NBI. The transition seems to occur above a certain critical density. In addition to the confinement transition, a spontaneous shift of the hitting position of the divertor plasma flux on the wall was observed. This shift could be related with the change of the edge field topology caused by non-inductive toroidal currents.     

可加工SiO2气凝胶及其惯性约束聚变靶微柱制备

以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，采用酸碱两步催化法制备SiO₂醇凝胶。醇凝胶分别经TEOS母液、六甲基二硅胺烷（HMDSA）处理后，采用CO₂超临界干燥法制备出密度在30～100mg/cm³的SiO₂气凝胶。用傅立叶变换红外光谱（FTIR）对疏水性SiO₂气凝胶进行了表征，并用扫描电镜图研究了气凝胶改性前后的微观网络结构。改性后的气凝胶微观骨架变大，部分细小的网络结构消失。改性后的气凝胶在潮湿环境中具有极好的尺寸稳定性和疏水性能。用精密车床加工出了满足惯性约束聚变物理试验要求的ICF靶微柱。     

Global Energy Confinement Scaling Predictions for Tandem Mirrors

For an MHD stable system, we investigate the interplay between drift wave (ETG and gyro-Bohm) radial transport and axial losses in the GAMMA-10 experimental facility and the proposed kinetically stabilized tandem mirror (KSTM) fusion reactor. Numerical coefficients in the models are taken to be consistent with tokamak and stellarator databases. The trade off between radial losses and the Pastukhov end losses is examined. We propose the use of a genetic algorithm to optimize the fusion power amplification Q = P _fusion/P _injected as a function of the key system parameters.     

Energy Confinement Scaling Predictions for the Stabilized Tandem Mirror

The absence of toroidal curvature and the relatively weak internal parallel currents in a tandem mirror gives the system favorable stability and transport properties. GAMMA-10 experiments demonstrate that sheared plasma rotation suppresses turbulent radial losses through control of the radial potential profiles. Recent achievements of the GAMMA-10 include 3 keV ion confinement potentials and T _e ≥ 800 eV. Total energy confinement times for the GAMMA-10 experiment exceed by an order of magnitude the corresponding empirical confinement times in toroidal devices. At the temperatures achieved in the GAMMA-10, the end loss rate τ_p ≃ 100 ms so that radial losses determine τ_E, as intended in tandem mirror reactor designs. Drift-wave results on radial confinement times developed using Bohm, gyro-Bohm, and electron temperature gradient (ETG) scalings imply that the tandem mirror has a qualitatively different form of drift-wave radial transport from that in toroidal devices. Drift-wave eigenmodes for the GAMMA-10 are analyzed for the fluctuating electrostatic potential and magnetic perturbations.     

时空中子动力学计算的刚性限制法

随着中子动力学计算的精度要求以及计算条件的不断提高,如何更好地处理三维时空中子动力学方程的刚性问题对于提高计算效率具有非常重要的工程应用价值。本文应用刚性限制法处理方程组的时间变量,并与空间变量处理方法变分节块法相耦合建立了相应的时空中子动力学计算模型。基准题的数值计算结果表明,刚性限制法可与包括变分节块法在内的各种稳态计算方法耦合以求解时空多群中子动力学问题,且取得了很好的计算精度,允许较大的计算时间步长,以及拥有很好的计算效率。     

ICF靶中的纳米金属功能材料研究进展

本文介绍了中国工程物理研究院激光聚变研究中心在激光惯性约束聚变（ICF）和强辐射源材料研究中涉及到的一些纳米金属功能材料的最新研究进展。主要包括自悬浮定向流金属纳米粉末材料制备与性能研究,介质阻挡放电金属纳米粉末表面包覆研究,真空热压成型的纳米晶体材料研究,以及低密度高孔隙率的泡沫镍金属材料、纳米多孔Cu材料和Au泡沫材料研究;在团簇材料、纳米成型材料研究方面,涉及到了过渡金属、贵金属小团簇材料的几何构型和静电极化率特性的理论模拟研究,以及三角形、六边形、棒状、立方体等特殊纳米结构和形状的Ag、Au金属纳米激光X光转换材料研究。     

Summary of Workshop on Future Directions in Theory of 3D Magnetic Confinement Systems

A workshop on Future Directions in Theory of 3D Magnetic Confinement Systems was held in Oak Ridge, Tennessee on January 7–9, 2002. The broad objectives of the workshop were: to have a scientific exchange on issues and opportunities for theory of 3D confinement systems and to identify crucial issues not presently being adequately addressed; to provide a forum for the experimental programs to communicate needs and priorities to the theory community; to draw in researchers not traditionally associated with stellarators; and, finally, to stimulate the formation of collaborations and possible new initiatives. The workshop was organized around seven topical sessions: input from experimental programs, MHD, confinement, modeling and diagnostics, wave propagation and RF applications, optimization, and edge physics modeling. The workshop attracted a wide cross section of U.S. fusion researchers, totaling 38 attendees from four laboratories and seven universities.