高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

采用500 keV的He离子在750℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变;离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2～5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错,从而使材料产生了辐照硬化现象,样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×10~(16) cm~(-2)时,辐照样品发生了明显的硬化饱和现象,利用Nix-Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。     

高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

采用500 keV的He离子在750 ℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射（GIXRD）、透射电子显微镜（TEM）和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变;离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2～5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错,从而使材料产生了辐照硬化现象,样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×1016 cm-2时,辐照样品发生了明显的硬化饱和现象,利用Nix Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。     

γ射线辐照对掺Ce钛酸铋铁电薄膜性能的损伤

采用溶胶-凝胶法在复合基底Pt/Ti/SiO₂/Si上制备系列Bi_3.25Ce_0.75Ti₃O₁₂(BCTO)铁电薄膜,并对薄膜进行了不同剂量的γ射线辐照。通过热重-示差扫描量热分析仪(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)和铁电测试仪等对辐照前后的薄膜的结构、微观形貌、铁电性、漏电性以及抗疲劳性等进行了对比研究。结果表明：随着对γ射线吸收剂量的增加,薄膜的晶体结构没有改变;薄膜的铁电性能显著减弱,剩余极化2Pr从辐照前的51.5μC/cm²下降到23.7μC/cm²;薄膜的漏电流密度增大,从辐照前的0.9×10^-7 A/cm²增大到7.2×10^-7 A/cm²;在经历10¹²次开关极化循环后,部分薄膜出现疲劳现象。     

He+离子辐照Inconel 718合金表面形貌改变及机理研究

研究了3种不同剂量He⁺离子辐照后Inconel 718合金的形貌变化规律及其形成机理。结果表明,He⁺离子辐照会在合金表面形成纳米多孔结构,其孔径会随辐照剂量的增加而增大。此外,He⁺离子辐照还会破坏合金表面δ相并导致碳化物的持续溅射损耗,且这一现象会随着辐照剂量的增加而愈发严重。由于辐照过程中氦泡间微观应力σ n作用会引起毗邻材料断裂及氦泡合并长大,且辐照溅射作用又会导致氦泡上层薄膜的损耗甚至破裂,因而这也是He⁺离子辐照Inconel 718合金表面纳米多孔结构的形成机制。     

纯铝中氦泡分布特点的研究

将工业纯铝抛光后进行He离子注入,注入剂量为3×10²⁰ m^-2,注入能量为500 keV。利用SRIM软件模拟预测得离子注入后He原子在距表面1.8 μm处浓度最高。将He离子注入样品,在190 ℃时效192 h,促进氦泡的形成和长大,用透射电子显微镜观测样品深度方向上氦泡的分布。结果显示,距表面约1.8 μm处氦泡密度最大,说明 He原子浓度最高,与SRIM软件模拟预测结果一致。同时发现,晶界处氦泡的尺寸较晶粒内的大,说明晶界有利于氦泡的形成和长大;晶界两侧不同晶粒内氦泡尺寸有较大差异,可能是因为晶粒取向不同造成晶粒中氦泡的形核长大过程不同,说明晶粒取向对氦泡的合并长大行为可能有显著影响。     

北京大学4.5 MV静电加速器核反应分析系统

为满足对聚变堆面向等离子体材料中氘氚滞留问题的研究,北京大学4.5 MV静电加速器在原束线基础上新增核反应分析系统,该系统使用能量0.8～3.6 MeV的H⁺、D⁺、³He⁺和⁴He⁺粒子束流,可对核反应微分截面和样品中元素浓度的深度分布进行测量分析。本文对核反应分析原理、核反应分析系统的设备布局和实验方法进行了讨论,并以D(³He,p)⁴He核反应为例,分析了微分截面计算和样品中氘元素浓度深度分布的数据结果,其深度分辨小于1.5 μm,实验误差约为7.5%。     

加速器联机装置运行状况

2008年武汉大学加速器联机系统初步建成,200 kV离子注入机至透射电镜束线进行了运行调试,开展了气体离子注入单晶Si、GaAs、Ag纳米晶和超临界反应堆材料(C276和6XN)的原位结构研究。结果表明,样品在注入至一定剂量时发生明显多晶和非晶化,单晶Si出现非晶化的临界剂量在10~(14) cm~(-2)。C276材料经1×10~(15)cm~(-2)的Ar离子辐照后,产生尺寸3-12 nm的位错环,其密度随剂量提高而增大,至5×10~(15)cm~(-2)出现多晶,剂量超过3×10~(16) cm~(-2)出现非晶化。在加速器-电镜联机光路上安装在线RBS靶室对离子束辐照材料进行元素成分和晶格定位测试。靠近电镜端安装50 kV低能离子源,开展核材料中氦泡形成过程的原位观测。对RBS/C装置进行数字化改造,用Labview控制系统运行,目前可进行计算机控制的背散射沟道测试。     

ODS-Eurofer钢微观结构及辐照硬化研究

研究了ODS-Eurofer钢的微观结构及辐照硬化现象。首先用透射电子显微镜(TEM)观察了ODS-Eurofer钢的初始微观组织结构,发现基体中不仅存在几nm至几十nm的氧化物弥散颗粒,还存在具有壳 核结构的大尺寸(直径大于100 nm)颗粒,并观察到纳米颗粒对位错线的钉扎作用。随后用能量为5 MeV的Fe²⁺离子在300 ℃和500 ℃下辐照样品至25 dpa以模拟中子辐照,并用纳米压痕仪和TEM测试表征了辐照所致力学性能和微观结构的变化。结果表明,两种温度下辐照均引起硬度上升,500 ℃时由于辐照产生的点缺陷发生复合,导致硬化效应弱于300 ℃。用TEM观测辐照水平为25 dpa的损伤层发现有少量纳米尺寸位错环,这些位错环是辐照硬化的主要原因。ODS-Eurofer钢初始微观结构对辐照硬化有重要影响,其中晶界、纳米颗粒与基体界面、位错线等能捕获辐照过程中产生的点缺陷,从而抑制辐照位错环的生长。     

双束(He+/e-)辐照下氦对12Cr-ODS铁素体钢组织损伤影响研究

利用氦离子(He+)束和电子(e-)束双束同时辐照化学溶胶法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢.实验结果表明,辐照初期,随着辐照剂量增加,点缺陷团(黑斑)在基体内形成,密度不断增大,尺寸长大缓慢,辐照剂量为0.8dpa时形成问隙型位错环.不同试验温度下,辐照均产生小尺寸高密度的空洞,随着辐照剂量增加,空洞尺寸长大缓慢,...     

基于多模式扫描探针显微镜技术分析碳化硅的辐照损伤

本文在600℃对6H-SiC进行了He~+辐照实验,离子辐照能量为100 keV,剂量为5×10~(15)ions·cm~(-2)、1×10~(16)ions.cm~(-2)、3×10~(16)ions.cm~(-2)和8×10~(16)ions·cm~(-2)。本文采用多模式扫描探针显微镜技术,包括轻敲模式原子力显微镜、纳米压痕/划痕和导电模式原子力显微镜技术对样品辐照前后的表面损伤进行了分析。结果表明,随辐照剂量的增加,样品表面粗糙度逐渐增加,表面硬度逐渐下降。导电模式原子力显微镜能清晰地观测到样品表面氮泡分布形态,进一步说明材料表面的肿胀是由材料内部高压氮泡产生的。     

200 keV Xe离子辐照后国产T92钢微结构变化研究

对国产T92钢进行200keV的Xe离子辐照试验,使用透射电子显微镜(TEM)考察该能量下不同辐照损伤剂量对其微观结构的影响,研究结果表明:T92钢典型的微观组织结构主要包括马氏体板条结构,碳、氮化合物颗粒和位错网络;辐照导致M23C6颗粒出现非晶化,且随着辐照损伤剂量的增加,非晶化越来越明显;辐照损伤剂量较小(1.4dpa和6.8dpa)时,辐照试样中出现黑斑结构(空位和间隙原子簇),所有的辐照试样中没有发现辐照产生的位错环和空洞。     

氟盐冷却高温堆主冷却剂系统16N源项分析

基于SCALE6.1程序包中的三维蒙特卡罗输运程序KENO-Ⅵ对氟盐冷却高温堆（FHR）堆芯中子能谱进行计算,利用Mathematica程序建立了¹⁶N源项在主冷却剂系统内的流动模型,对FHR的主冷却剂系统¹⁶N源项进行定量分析,对不同流速情况下主冷却剂系统不同区域¹⁶N源强分布进行研究。结果表明：当冷却剂体积流量大于4.15×10² cm³•s^-1、小于4.15×10⁶ cm³•s^-1时,流动效应对主冷却剂系统内¹⁶N源项浓度分布影响显著,在FHR的设计基准流量（4.15×10⁴ cm³•s^-1）情况下,堆芯中¹⁶N源项占总¹⁶N源项的76.98%,上腔室为18.89%,其余区域放射性活度占¹⁶N总量的4.13%。所建立分析方法及结论可为FHR的工程设计、辐射防护设计及源项的精确分析等提供参考。     

双束（H+/e-）辐照下氢对12Cr-ODS铁素体钢组织损伤影响研究

利用氢离子（H⁺）束和电子（e^-）束双束（H⁺/e^-）同时辐照用化学浸润法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢,研究其辐照损伤效应及组织变化。实验结果表明：由于氧化物的钉扎,基体内保持低密度位错网络;辐照初期随辐照剂量的增加,缺陷团在位错线上及其周围形成,尺寸增加,密度不断增大,并形成间隙型位错环;不同温度下辐照均产生小尺寸高密度的空洞,随辐照剂量的增大,空洞长大速度降低,空洞密度缓慢减小;不同温度下,辐照剂量达15dpa时,空洞肿胀均小于0.15%。对辐照产生的点缺陷与氢相互作用进行理论分析,12Cr-ODS铁素体钢在623~823K经双束辐照后,表现出良好的抗辐照损伤性。     

氦离子辐照烧结碳化硅损伤效应研究

利用中国科学院近代物理研究所320 kV高压平台提供的氦离子辐照烧结碳化硅,辐照温度从室温到1 000 ℃,辐照注量为1015~1017 cm-2。辐照完成后,进行退火处理,然后开展透射电子显微镜、拉曼光谱、纳米硬度和热导率测试。研究发现,烧结碳化硅中氦泡形核阈值注量低于单晶碳化硅。同时,氦泡形貌和尺寸与辐照温度、退火温度有关。另外,对辐照产生的晶格缺陷、元素偏析进行了研究。结果表明,辐照产生了大量的缺陷团簇,同时氦泡生长也会发射间隙子,在氦泡周围形成间隙型位错环。在晶界处,容易发生碳原子聚集。辐照导致材料先发生硬化而后发生软化,且热导率降低。     

利用HFETR制备有载体177Lu

¹⁷⁷Lu是一种优良的诊疗一体化医用放射性核素,其标记的放射性药物被广泛用于多种癌症的诊断和治疗。其中,有载体¹⁷⁷Lu的制备具有放射化学处理简单、¹⁷⁷Lu产量高等优点。为此,在高通量工程试验堆(HFETR)中利用热中子辐照¹⁷⁶Lu,开展有载体¹⁷⁷Lu的制备研究。本研究分别辐照天然Lu和富集¹⁷⁶Lu进行热实验验证,结果表明：天然Lu在2×10¹⁴ n·cm^-2·s^-1热中子通量下辐照13 d,生成¹⁷⁷Lu比活度约为0.87 Ci/mg,^177mLu杂质含量为0.009%;富集(86.5%)¹⁷⁶Lu在热中子注量率为1×10¹⁴ n·cm^-2·s^-1条件下辐照28 d,生成¹⁷⁷Lu比活度约为24.9 Ci/mg,^177m...     

土壤和沉积物中痕量Pu的ICP-MS测量方法研究

介绍了一种针对土壤和沉积物样品中Pu核素的ICP-MS测量方法。该方法利用硝酸浸取和两步阴离子交换层析对样品中的Pu进行提纯和除杂,此方法对U的去污因子为1.5×10⁵。在加入了APEX-IR雾化装置和Spiro膜去溶装置后, ICP-MS测量中影响²³⁹Pu和²⁴⁰Pu计数率的²³⁸U多原子离子²³⁸U¹H⁺/²³⁸U和²³⁸U¹H⁺₂/²³⁸U产率分别为3.4×10^-5和7.6×10^-6。将该方法运用在我国环境土壤和沉积物的ICP-MS测量中,可使样品中Pu测量结果的相对误差降低到约千分之一。该方法对²³⁹Pu和²⁴⁰Pu的检测限分别为3.6 fg/mL和 7.3 fg/mL。利用该方法对IAEA-soil-6和NIST-4357两种参考物质进行前处理和ICP-MS测量,结果表明样品中^239+240Pu活度浓度和²⁴⁰Pu/²³⁹Pu同位素原子比与参考值符合,验证了该方法的有效性和准确性。     

氦离子辐照对镍基合金硬度的影响

在室温下对镍基合金进行了氦离子辐照,利用纳米压痕仪测试了微观硬度,利用慢正电子多普勒展宽谱(Doppler Broadening Spectrum,DBS)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)分析了微观缺陷,利用离子束分析弹性反冲探测(Elastic Recoil Detection,ERD)技术测量了氦的浓度深度分布。结果显示合金样品的硬度随剂量而增大,退火后合金样品硬度增量有所减小,并观测到氦泡生成。合金硬化的主要原因是由于氦离子辐照产生了1-7 nm的缺陷团簇,而退火后不稳定缺陷的回复及氦-空位复合体数量的减少造成了硬化强度减弱。     

2MeV质子辐照对Zr-4合金显微组织的影响

通过密西根大学离子束表面改性和分析实验室的大束流加速器研究了Zr-4合金的质子辐照效应。结果表明:当原子离位损伤率约1×10-5 dpa/s,在350癈 质子辐照损伤分别达到2dpa、5dpa和7dpa时,辐照后位错环的密度分别为7×1021/m3、8×1021/m3、15×1021/m3,尺寸分别为7nm、11nm和11nm,表明位错环的密度和尺寸随质子辐照注量有增加的趋势。辐照前后的明场像、高分辨相和电子衍射花样均表明,在350癈 2MeV的质子辐照没有使锆4合金中的hcp-Zr(Cr,Fe)2和fcc-ZrFe2沉淀相发生非晶化转变。     

低能氦离子辐照诱导的钨材料结构演化

在温度为923 K、氦离子流强为7×10~(21) m~(-2)·s~(-1)的条件下,考察了低能氦离子辐照对钨材料表面结构的影响。采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、导电原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscope,CAFM)、称重法、X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)以及电子背散射衍射(Electron Back-Scattered Diffraction,EBSD)对辐照后钨材料的结构演化规律进行了分析。SEM和CAFM的研究表明,在辐照初期样品表面形成了纳米尺寸的氦泡,随着辐照剂量的增加,氦泡的尺寸和密度逐渐增加,最终引起钨表层的剥落。质量损失和溅射产额的分析结果表明,钨材料表层的剥落是钨损伤的主要形式。SEM、XRD和EBSD的分析证实了辐照后钨样品的表面形貌变化与晶体取向之间具有很强的关联性。研究结果表明,相对于(101),氦原子更容易在(111)和(001)等晶面上吸附、扩散和聚集,这些研究结果将为面向等离子体材料的优化设计提供有用的参考。     

干旱地区核设施周围陆生昆虫—蒙古束颈蝗剂量系数估算

为了研究我国干旱地区核设施附近代表性生物剂量系数,以蒙古束颈蝗(Splingonotus mongolicus Saussure)为例,基于解剖学和几何学建立简化解剖学模型和基于CT断层扫描、Photoshop软件及Python编程等建立体素模型,并分别计算环境介质中⁹⁰Sr、¹³⁷Cs对蒙古束颈蝗不同组织和器官的内外照射剂量系数。为了验证本次计算结果的可行性,将计算结果与ICRP 108号报告进行了比较。由于ICRP 108号出版物采用整体简化模型,因此本文计算结果采用各个器官剂量系数总体平均值。结果显示:⁹⁰Sr对蒙古束颈蝗简化解剖学模型内外照射剂量系数分别为6.59×10^-4μGyh^-1/Bqkg^-1、6.74×10^-4μGyh^-1/Bqkg^-1;¹³⁷Cs对蒙古束颈蝗简化解剖学模型内外照射剂量系数分别为1.34×10^-4μGyh^-...