辐照元件中钚及钚同位素含量的核物理测定方法

本工作研究了通过钚的α放射性和同位素组成而确定堆照元件中钚量及其各同位素含量的一般原理及方法。井以一种辐照元件的样品为例进行了具体应用。测定了一块元件中的9个切片的样品,获得了该元件中钚及各同位素含量的数据。实验结果与库仑滴定法测定的总钚量及同位素稀释质谱法测定的各切片相对燃耗值的变化的结果是一致的。本方法目前测定辐照元件中总钚量的不确定度约为±2.0%;对于一般的钚样品不确定度约为±1.5%。     

Pu-Ga合金中氦泡聚集行为的分子动力学模拟

在钚(Pu)材料中加入少量其他金属元素,如铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铈(Ce)等,能实现Pu合金材料在室温条件下稳定。本文采用分子动力学(MD)方法及修正的嵌入原子势(MEAM),在300K下对Pu-Ga合金中的氦泡聚集行为进行了模拟,合金中Ga的含量(原子分数)分别为0%、2%和5%。通过计算和分析,得到不同Ga含量下,随氦原子数目增长Pu-Ga合金中氦泡半径和压强的变化趋势,以及由氦泡引起的体积膨胀,研究结果对于理解钚自辐照过程中的氦效应的内在机制具有一定的参考价值。     

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。     

氦对Fe-Cr-Ni合金和Fe-Cr-Mn合金辐照损伤的影响

利用超高压电镜与高能离子加速器连接装置 ,研究了氦 (He)对Fe Cr Ni和Fe Cr Mn两类奥氏体型合金辐照损伤行为的影响。观察了辐照过程中二次点缺陷的演变、空洞的形成以及辐照诱导晶界处溶质元素浓度的变化。实验结果表明 :He能促进两类合金空洞核心的增加 ,但空洞尺寸和密度不同 ;He能有效抑制辐照诱起晶界元素偏析 ,但对不同原子尺寸的溶质原子抑制效果不同。该差别是由于He的注入提高空位移动激活能和改变点缺陷与溶质原子相互作用的效果     

氦对低活性Fe-Cr-Mn(W,V)合金辐照损伤影响

采用低能离子加速器和超高压电镜相连接复合辐照装置,研究注入He后经电子束辐照,观察低放射性Fe-Cr-Mn（W,V）合金的辐照损伤特征;研究He对辐照过程中产生二次缺陷,空洞肿胀,诱起晶界偏析的影响。实验结果证明He的存在,增加辐照初期位错密度,促进空洞核心形成及空洞肿胀增加,抑制晶界近旁溶质元素偏析。     

核动力堆辐照后的核燃料元件中铀和钚的测定方法

本文概述了核动力堆辐照后的核燃料元件分析样品的特点、样品的溶解和样品中铀和钚的测定方法。在对这些测定方法进行比较的基础上,推荐了一种较好的测定方法——控制电位库仑法,并对此方法做了较详细的介绍     

GaN中质子辐照损伤的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学方法研究了GaN在质子辐照下的损伤。对不同能量（1~10 keV）初级离位原子（PKA）引起的级联碰撞进行了研究,分析了点缺陷与PKA能量的关系、点缺陷随时间的演化规律、点缺陷的空间分布及点缺陷团簇的尺寸特征。研究结果表明,点缺陷的产生与PKA能量呈线性关系,不同类型的点缺陷随时间演化规律相似,点缺陷多产生在PKA径迹旁,点缺陷团簇多为孤立的点缺陷和小团簇。     

阴离子交换分离控制电位库仑法测定辐照后核燃料元件溶解液中的钚

本文提供了一个阴离子交换分离,控制电位库仑法测定辐照后核燃料元件溶解液大量铀中小量钚的方法。钚(Ⅳ)在7.5 NNO_3介质中吸附在711型树脂床上,用7.5N HNO_3洗涤铀、裂变产物和其它杂质元素后,用0.5N HNO_3-0.02M NH_2OH·HCI洗涤钚,最后以1 NHN0_3为支持电解质,金丝网作工作电极进行库仑测定。测定范围为1—4 mg钚。用化学校正方法,对辐照后核燃料元件溶解液样品7次平行测定的相对标准偏差为±0.33%。     

辐照后核燃料中钚的放化分析

本文研究了不需外加钚标准的放化-α谱法测定钚同位素浓度的方法。铀元件溶解液中钚用三异辛胺萃取、抗坏血酸反萃,直接在反萃液中电沉积制源,电沉积率达(100.0±0.5)％,因而使全程序钚的回收率稳定在(98.5±0.5)％。方法简便、灵敏(取钚量～0.2微克)。一根元件切片后测钚同位素浓度,沿轴向分布有对称关系,与已知的燃耗值(~(148)Nd)有线性关系。     

钛中氦泡融合的分子动力学模拟

本文采用分子动力学方法模拟了金属钛中氦泡的融合,分析了氦泡融合对金属微结构的影响,对比了氦泡在金属块体内部与接近金属表面处融合的异同。研究表明:在金属块体内部,两氦泡的融合会在其周围诱发很多缺陷且范围逐渐扩大;直径均为1.77nm的两氦泡的融合会在二者周围形成位错环,位错环内金属原子的排列与基底的一致;两氦泡发生融合后由哑铃状向椭球形演化。在接近金属表面处,由氦泡融合诱发的缺陷易于向金属表面移动,氦泡周围的金属易于向晶体结构恢复;两氦泡发生融合后由哑铃状向半球形演化。     

钨中氦泡融合条件的分子动力学模拟研究

在托卡马克聚变装置中,钨偏滤器会受到低能高束流的氦等离子体冲刷,导致材料表面形成绒毛状纳米结构或针孔状表面损伤,使钨材料使用性能发生退化,影响等离子体的稳态运行。目前普遍认为,氦致表面损伤的形成与钨表面下氦泡的生长密切相关。钨受到氦等离子体辐照后会在材料的近表层形成高密度的小氦泡,它们可通过融合的方式长大,氦泡的融合是近表层大氦泡形成的关键环节。为了解氦泡的相对位置、温度、氦空位比(He/V)、氦泡初始间距对氦泡融合的影响,本文采用分子动力学方法模拟氦泡在金属钨中的融合过程。结果表明：氦泡的相对位置、温度、He/V、氦泡初始间距都会影响氦泡的融合,但影响的机理并不相同。其中,氦泡的相对位置是影响氦泡融合的关键因素,当氦泡沿〈100〉方向排列时,氦泡易发生融合,而沿 〈111〉方向排列则不易发生融合,其原因是氦泡附近存在各向异性的应力场。温度升高有利于氦泡体积得到更快、更充分的弛豫,进而促进氦泡发生融合。高He/V的氦泡具有较高的压力,更易发生融合。当温度为1 500 K时,2个He/V为3、半径为1 nm的氦泡之间的相互作用距离可达1.28 nm甚至更远,但它们发生融合的最大初始距离为0.96 nm。本研究可促进对钨中氦泡融合机理的理解,为钨中大氦泡的形成提供可能的解释。此外,本研究结果可为大尺度模拟（如动力学蒙特卡罗、团簇动力学）提供相关输入参数用于研究高密度氦泡的长时间演化。     

Ti/Fe(001)体系异质外延生长初期外延岛尺寸作用机制探究

采用嵌入原子方法,运用分子动力学,研究了Ti/Fe(001)体系中异质外延初期生长随岛尺寸演变的规律。结果表明:Ti在Fe(001)表面外延生长时存在生长模式转变的临界尺寸,临界尺寸以上,外延岛边缘原子通过向上迁移运动来降低体系能量。体系的界面微观失配度和膜基结合能随外延岛的生长而降低,晶体结构的失配导致外延岛原子间的平均键长小于Fe基体原子间的平均键长。外延岛原子间平均键长的变化将引起外延岛和基体微观形态以及应力应变状态的改变。     

PUREX流程钚还原反萃过程的计算机模拟研究进展

PUREX流程为当前后处理工业的主流流程,其计算机模拟研究为研究热点。国外一些国家已进行全流程模拟计算,能够开展工艺条件分析和工艺优化工作,具有重要的应用价值。铀钚分离工艺单元(1B)和钚反萃单元(2B)是PUREX流程的重要环节,二者计算机模拟的基础为钚的还原反萃单元模型。本文总结了国外PUREX流程计算模拟程序中的钚还原反萃模型的研究进展,重点对模型的建立和算法做了介绍。     

Helium Plasma Damage of Low-k Carbon Doped Silica Film: the Effect of Si Dangling Bonds on the Dielectric Constant

The low-k carbon doped silica film has been modified by radio frequency helium plasma at 5 Pa pressure and 80 W power with subsequent XPS, FTIR and optical emission spec- troscopy analysis. XPS data indicate that helium ions have broken Si-C bonds, leading to Si-C scission with C（1s） lost seriously. The Si（2p）, O（ls）, peak obviously shifted to higher binding en- ergies, indicating an increasingly oxidized Si（2p）. FTIR data also show that the silanol formation increased with longer exposure time up to a week. Contrarily, the CHa stretch, Si-C stretching bond and the ratio of the Si-O-Si cage and Si-O-Si network peak sharply decreased upon exposure to helium plasma. The OES result indicates that monovalent helium ions in plasma play a key role in damaging carbon doped silica film. So it can be concluded that the monovalent helium ions besides VUV photons can break the weak Si-C bonds to create Si dangling bonds and free methyl radicals, and the latter easily reacts with O_2 from the atmosphere to generate CO_2 and H_2O. The bonds change is due to the Si dangling bonds combining with H_2O, thereby, increasing the dielectric constant k value.     

Surface Irradiation Damage of 316 Stainless Steel,Vanadium and Molybdenum by Helium Ion Bombardment

Molybdenum, V and 316 stainless steel were irradiated with 50~150 keV He ions at the temperatures between 413 and 1,298K for total doses ranging 1× 10²²~10ײ³ m^?2, and the characteristics of the surface damage were compared. Severe exfoliation was observed in all of these materials for the irradiation at 413±110 and 748±25K. The number of exfoliated skins was larger than that in literature, and increased nearly in proportion with the total dose. It increased in the order Mo<316SS<. When the dose was low, the amount of erosion increased rapidly with total dose, but tended to be saturated for higher doses than 3×10²² m^?2. It increased in the order Mo<V<316SS at 413±110K, while in the order 316SS<Mo<V at 748±25K. At higher temperatures than 923 K, blisters and porous surface were formed and the exfoliation of skins ceased. The amount of erosion increased with increasing incident ion energy in the energy range between 50 and 150 keV at 413±110K for a total dose of 1×10²² m^?2.     

核材料中子辐照损伤的团簇动力学模拟综述

核材料中子辐照损伤是影响核能装置安全性和稳定性的关键问题之一。由于难以开展大量的中子辐照实验来评估核材料的损伤机理,因此相关理论模拟至关重要。介观尺度团簇动力学（CD）模型由于不受时间和空间尺度的限制,是一种研究材料中子辐照损伤长时间演化的有效方法。本文综述了CD的模型、数值算法和最新进展,重点介绍了CD在典型核材料的中子辐照问题中的系列应用,并对CD的未来发展进行了展望。