α粒子和Kr~+对CaCeTi_2O_7的辐照损伤的Monte Carlo模拟

为研究高能粒子辐照条件下CaCeTi_2O_7基体的微观损伤机制,利用蒙特卡罗软件包SRIM模拟α粒子和Kr~+在0.1~10.0 MeV入射能量范围内,CaCeTi_2O_7的阻止本领、能量损失、平均投影射程和空位分布。结果表明,当不同能量的α粒子入射时,平均投影射程为0.43~40.32μm,平均一个α粒子在单位纳米深度产生的空位数约为10~23个,CaCeTi_2O_7以电子阻止本领为主,能量主要以电离能损的方式损耗;当不同能量的Kr~+入射时,平均投影射程为0.04~2.76μm,平均一个Kr~+在单位纳米深度产生的空位数约为106~2 488个,随着入射粒子能量的增加核阻止本领逐渐减小,电子阻止本领逐渐增加,能量损失方式由声子能损向电离能损方式转变。入射角度由0°增加至75°时,α粒子入射造成的损伤区深度由14.5μm减小至4.0μm,Kr~+入射造成的损伤区深度由1.57μm减小至0.2μm。     

Gd2Zr2-xCexO7(0.0≤x≤2.0)的制备与表征

为获得钆锆烧绿石基固化体固化Pu后的物理性能、物相变化及微观形貌,本研究用Ce⁴⁺模拟Pu⁴⁺,以Gd₂O₃、ZrO₂和CeO₂粉体为原料,采用高温固相法,制备不同固溶度（0～100%,按摩尔计）的系列钆锆烧绿石固化体,并对密度、硬度、物相和微观形貌等进行表征。结果表明：实验所得系列固化体的密度和硬度均随着x的增大而增大,硬度H_V与x满足关系式H_V＝661.272 73+223.936 36x（R²＝0.946 38）。在x＝0.0时,所得固化体为单一的烧绿石结构;在x＝0.2时,固化体从烧绿石结构转变为萤石型结构;在0.2≤x≤2.0范围内,固化体均为单一萤石型结构。固化体微观形貌不规则,呈板块状。     

沸石粉体对胆固醇型人体胆结石体外吸附研究

为研究沸石粉体对胆固醇型人体胆结石体外吸附的可能性,采用SEM观察了胆固醇型人体胆结石的表面形貌;利用IR对其化学组成进行了分析,并根据天然斜发沸石所具有的较强吸附性能,分别研究了天然沸石粉体和盐酸活化沸石粉体对胆固醇型人体胆结石的体外吸附行为。结果表明:在体外环境下两种沸石对胆固醇型人体胆结石均有一定的吸附能力,但后者吸附效果较前者差,其吸附机理有待进一步深入研究。     

α粒子和Kr~+离子对钙钛锆石辐照损伤的Monte Carlo模拟

为研究高能粒子辐照条件下钙钛锆石的微观损伤机制,利用蒙特卡罗SRIM软件包模拟α粒子和Kr~+离子在100~3 000keV入射能量范围内,钙钛锆石的阻止本领、能量损失、平均投影射程、空位分布和临界非晶注入剂量dpa值。结果表明,当不同能量的α粒子轰击时,入射离子射程为437~6 960nm,形成的空位总数为12~20个,钙钛锆石以电子阻止本领为主,能量主要以电离能损的方式损耗;当不同能量的Kr~+离子轰击时,入射离子射程为39~1 130nm,形成空位总数为138~1 097个,随着入射粒子能量的增加核阻止本领逐渐减小,电子阻止本领逐渐增加,能量主要以入射离子电离能损、反冲离子电离能损和反冲离子声子能损的方式损耗;在临界非晶注入剂量下,1 000keV的Kr~+离子所产生的峰值dpa深度小,1 500keV的Kr~+离子所产生的峰值dpa深度大。     

珍珠岩粉体对含~(90)Sr放射性废液处理的研究

为研究珍珠岩粉体对含90Sr放射性核废液的吸附性能,利用Sr(NO3)2配置一定浓度的模拟核废液,以不同粒度的珍珠岩粉体为吸附剂,进行珍珠岩对模拟核废液中Sr2+的吸附性能研究。利用X射线荧光光谱仪、扫描电子显微镜和原子吸收光谱对样品中的元素含量、微观形貌及对Sr2+的吸附行为进行表征。结果表明:溶液为中性条件下,珍珠岩粉体对Sr2+的处理是以快速吸附机制进行的;珍珠岩对Sr2+的去除效果与样品的粒度呈一致性关系,粒度在75～100μm范围的珍珠岩对于Sr2+的处理效果最好,5 min时对Sr2+的去除率即可达到89%以上。珍珠岩粉体适合于对含Sr2+中性放射性废液进行快速处理。     

Ce^4＋替代Pu^4＋在Gd2Zr2O7烧绿石基材中的模拟固化探索

为了探索模拟Pu^4＋在Gd2Zr2O7中实现快速固化的可能性,用CeO2替代PuO2,以CeO2,ZrO2和Gd2O3混合粉体为原料进行了高温高压合成实验,借助XRD衍射图谱、EDS谱和Raman谱研究了材料的微观结构。结果表明：在5．2GPa的高压和1873K的高温条件下,保温保压30min,成功制备出具有立方烧绿石结构的Gd2Zr2-xCexO7化合物。对该合成样品进行SEM电镜扫描观察,形成的晶粒小于30μm。该法可为开展α废物（特别是钚）的固化研究提供参考。     

Phase and Rietveld Refinement of Pyrochlore Gd_2Zr_2O_7 Used for Immobilization of Pu(Ⅳ)

The phase of pyrochlore Gd2Zr2O7 used for immobilization of Pu(Ⅳ) was investigated, tetravalent cerium was used as the simulacrum for plutonium with tetravalence, and the compounds in the system Gd2Zr2-x Ce x O7(0.0 x 2.0) were synthesized via a high temperature solid reaction method with Gd2O3 and ZrO2 powders being used as the starting materials. Based on the collected XRD data of the gained samples, the phase and microstructural change of compounds were calculated by means of rietveld structural refinement method. The experimental results indicated that the phases of compounds were changed from pyrochlore to fluorite-type phase with the increasing x. The linear relation between a and x was discovered in the range of fluorite-type phase, which accorded with a = 0.52748 + 0.00825 x(0.2 x 2.0), while V = 0.14668 + 0.00711 x(0.2 x 2.0) was also achieved.     

Gd2Zr2O7烧绿石的高温高压快速合成

为了研究Gd2Zr2O7烧绿石的合成条件,以Gd2O3,ZrO2混合粉体为原料,在1773K的温度、3GPa和5．2GPa的压力及10-30min的保温保压时间内,进行了高温高压实验。借助于XRD,SEM,IR等分析,对合成样品结构、形貌等进行表征,结果表明：在1773K的高温、5．2GPa的高压和10min的保温保压条件下可合成单一物相的Gd2Zr2O3立方烧绿石。为固化锕系核素的陶瓷基材合成及其固化体的制备提供了一种快速高效的方法。     

SHS法处理含90Sr放射性石墨研究

借助X射线衍射仪对所制备固化体的相关系、Sr2+的固溶度进行研究,并对样品的XRD衍射数据进行了结构精修.结果表明:当SrO含量为0％～2％(按质量计,下同)时,固化体以Al2O3、TiC、C、TiO2和AlN相存在;SrO含量为3％～8％时,固化体以Al2O3、TiC、C、TiO2、AlN和Al2 TiO5相存在,并在2(Φ)=7.7°、15.6°、19.8°和24.1°位置发现有未知物相衍射峰出现,其峰线强度随SrO量的增加而增强.燃烧产物中Al2 O3的晶胞参数a、b和c发生了10- 3nm量级变化,V发生了10 3nm3量级变化,α、β和γ发生了10 3～10 1°量级变化,总体表现出随SrO添加量增加,a、b、c和V递增的趋势.产物中TiC的晶胞参数a、b和c发生了10 3nm量级变化,V发生了10-4～10- 3nm3量级变化,α、β和γ未出现变化.     

Nd3+在锆英石中的固溶度研究

为了研究Nd3+(三价锕系核素的模拟物)在锆英石固化体中的固溶度,以ZrO2、SiO2和Nd2O3粉体作原料,按照化学计量式Zr1-xNd4x/3SiO4(x=0.01～0.10)设计配方,利用高温固相反应法对固化体进行制备。利用X射线衍射仪、红外光谱仪和扫描电镜对所制备固化体的物相、结构和微观形貌进行了分析。研究发现在温度1 773K,保温72h条件下,合成出固化Nd3+的锆英石固化体,当x=0.01时(Nd3+的固溶度原子量百分比为1%),固化体具有锆英石结构,当x≥0.02时,出现了Nd2Si2O7衍射峰,表明Nd3+在锆英石固化体中Zr4+位的固溶度为1%(x=0.01)。