铀表面腐蚀初始阶段的理论模型

本文使用数值模拟方法讨论了铀表面腐蚀初始阶段的氧化物形成过程.这个阶段发生在从清洁的铀表面吸附反应气体后到整个表面被一层氧化物所覆盖的过程之间.对储存在含有腐蚀气体气氛中的铀和铀合金材料,准确了解铀最初开始反应到表面被氧化物完全覆盖的反应速率是非常重要的.本文对该氧化物形成的过程进行了数学推导,讨论了等温情况下的近似分析数学表达式,得到了动力学方程,并与实验结果进行比较,表明理论模型是合理的.     

离子注入碳对铀表面初始氧化行为影响的研究

用俄歇电子能谱(AES)分别对高真空室中铀样品及多能量叠加离子注入碳铀样品与氧气吸附及初始氧化过程进行了研究.结果表明,在高真空室中,清洁铀表面很容易吸附氧化,发生氧化反应,当O2暴露剂量为40 L时,清洁铀表面就会形成一层UO2;离子注入碳后铀表面的抗氧化能力增强.     

铀及其合金的水氧腐蚀机理分析

铀及其合金是重要的核材料,其水氧腐蚀研究受到广泛关注。本文系统总结了铀及其合金在真空和大气环境下的氧化反应过程、腐蚀速率和产物,并对不同研究者提出的反应机理进行讨论分析。其中铀-氧反应过程为氧气在表面的吸附、解离,O2-在晶格中进行扩散,O2-在金属和氧化物界面发生反应,其中扩散是反应速率的控制步骤。铀-水体系反应机理存在争议:进行扩散反应的离子是O2-还是OH-还没有一致的认识。铀-氧-水体系的反应是氧气和水气共同作用的结果,反应速率介于前两种体系之间。     

用X射线光电子能谱研究CO_2在金属铀表面的初期氧化行为

采用X射线光电子能谱技术(XPS)原位研究CO_2气体与清洁金属铀表面的相互作用机理。贫化铀试样在XPS分析真空室中经氩离子枪溅射蚀刻得到清洁金属铀表面。分别观测U4f_(7/2),Ols和Cls光电子峰随CO_2气体暴露剂量的变化,分析表面各元素化学状态的变化和表面化学反应过程。实验表明,CO_2气体首先在清洁金属铀表面解离吸附形成碳粒子、氧粒子和碳氧粒子等。吸附解离的产物导致金属铀表面形成UO_2,UC和自由碳粒子并可能生成碳酸铀。讨论了CO_2气体与清洁金属铀表面的相互作用机理,并与以前研究的O_2和CO气体与清洁金属铀表面反应的现象与机理进行了比较。     

铀与CO相互作用的理论研究

从理论上研究铀氧(碳)化产物的电子结构和氧化过程中电子的转移过程,从微观上揭示铀表面氧化反应初始阶段的机理,对探讨金属铀表面防腐的方法有重要意义。用量子化学从头计算(ab initio)方法, 计算了铀、氧和碳三元体系气态原子和分子的优化构型、总能量、振动频率和成键情况。并在单点能计算的基础上构筑了铀与 CO 相互作用的势能面。计算的铀氧化物和碳化物优化构型和振动频率同现有的实验数据符合较好。U5f 在铀与氧或碳的键合中起着重要作用。计算结果说明 CO 在铀上的吸附属于解离吸附,而且,铀更倾向于从碳端与 CO 相互作用,势能面分析结果也说明了这点。同时,也证明了铀与 CO 相互作用的初始产物有 UCO,UC和 CUO等。     

铀与CO相互作用的理论研究

从理论上研究铀氧(碳)化产物的电子结构和氧化过程中电子的转移过程,从微观上揭示铀表面氧化反应初始阶段的机理,对探讨金属铀表面防腐的方法有重要意义。用量子化学从头计算(ab initio)方法,计算了铀、氧和碳三元体系气态原子和分子的优化构型、总能量、振动频率和成键情况。并在单点能计算的基础上构筑了铀与CO相互作用的势能面。计算的铀氧化物和碳化物优化构型和振动频率同现有的实验数据符合较好。U5f在铀与氧或碳的键合中起着重要作用。计算结果说明CO在铀上的吸附属于解离吸附,而且,铀更倾向于从碳端与CO相互作用,势能面分析结果也说明了这点。同时,也证明了铀与CO相互作用的初始产物有UCO,UC和CUO等。     

铀金属与一氧化碳200℃时表面反应的XPS研究

用X射线光电子能谱(XPS)分析研究了铀金属与一氧化碳200℃时的表面反应。一氧化碳在表面氧化层上的吸附反应导致了U4f峰向低结合能方向位移,氧化物中氧含量减少,O/U比值随一氧化碳吸附量的增加而减少。研究结果表明,高温条件下一氧化碳气氛对铀金属表层的还原效果进一步加强。     

铀金属与一氧化碳200℃时表面反应的XPS研究

用X射线光电子能谱(XPS)分析研究了铀金属与一氧化碳200℃时的表面反应。一氧化碳在表面氧化层上的吸附反应导致了U4f峰向低结合能方向位移,氧化物中氧含量减少,O/U比值随一氧化碳吸附量的增加而减少。研究结果表明,高温条件下一氧化碳气氛     

金属铀在各种气体环境中的表面氧化反应

综述了X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)和二次离子质谱(SIMS)对金属铀及其氧化物的表面研究,以及铀在O_2,H_2,CO,CO_2,H_2O(v)和空气等各种环境中的表面氧化反应。并讨论了环境温度、压力、吸附气体的扩散以及表面与界面上的化学组成、氧化层缺陷结构和电子性质等因素对金属铀表面氧化的影响,以及氧化反应的机理     

金属铀在各种气体环境中的表面氧化反应

综述了X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)和二次离子质谱(SIMS)对金属铀及其氧化物的表面研究,以及铀在O_2,H_2,CO,CO_2,H_2O(v)和空气等各种环境中的表面氧化反应。并讨论了环境温度、压力、吸附气体的扩散以及表面与界面上的化学组成、氧化层缺陷结构和电子性质等因素对金属铀表面氧化的影响,以及氧化反应的机理和进一步研究的方向。