镧系钛酸盐中子吸收材料研制及其辐照性能研究

发布时间：2021-02-17 11:08

　　利用灰控制棒来控制核反应性可以显著减少反应堆冷却剂的日常处理,明显简化化学与容错控制系统及其运行,在短时间内显著降低成本,而且使核反应堆更加安全可靠。基于镧系钛酸盐材料的优良性能,其将被广泛应用于中子吸收材料。本论文通过高能球磨,冷等静压和高温烧结等工艺制备了镧系钛酸盐中子吸收材料,并对烧结样品的性能进行测试和分析。利用掠入射X射线衍射仪（GIXRD）,扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等方法对块体材料辐照前后的性能进行测试、分析和表征,深入研究了材料经轻重离子辐照前后的性能演变规律。将球磨48h的Ln2Ti2O7和Ln2TiO5粉末分别在1500℃和1300℃下烧结24h后,获得单一物相的烧结块体,且制备的块体具有良好的力学性能。Tb2TiO5-Dy2TiO5和Tb2Ti2O7样品经过400keV Kr+辐照,由于X射线穿透深度随入射角α变化而变化,所测试的非晶含量随入射角变化先增大后减小,当入射角为0.5°时测试所得的非晶含量达到最大值,分别为79.24%和89.11%。Ln2Ti05样品的非晶含量随辐照剂量呈非线性增大,根据GIXRD图谱,可以初步判断在抵抗非晶化能力上Tm2... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 灰控制棒用芯块研究现状
    1.3 镧系钛酸盐中子吸收体材料
    1.4 中子吸收体材料设计
    1.5 离子辐照理论
        1.5.1 离子辐照缺陷的形成
        1.5.2 辐照效应
        1.5.3 位移损伤
        1.5.4 原子间的相互作用势
        1.5.5 能量损失理论
    1.6 本文研究内容和技术路线
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 研究技术路线
第二章 实验过程与方法
    2.1 实验材料与仪器设备
    2.2 离子辐照实验
        2.2.1 离子辐照仪器
        2.2.2 离子辐照实验用样品制备
        2.2.3 离子辐照实验参数
        2.2.4 SRIM模拟计算
    2.3 烧结样品致密度测试
    2.4 硬度测试
    2.5 压缩实验
    2.6 微观结构表征
        2.6.1 X射线衍射分析
        2.6.2 扫描电镜观察
        2.6.3 透射电子显微镜观察
第三章 试样研制及其性能测试
    3.1 实验参数
2TiO₅块体材料的XRD测试结果">    3.2 Ln₂TiO₅块体材料的XRD测试结果
    3.3 烧结块体的TEM分析
2TiO₅块体的物理性质测试">    3.4 Ln₂TiO₅块体的物理性质测试
2Ti₂O₇ （Ln=Tb,Dy, Tm）块体的制备及其性能研究">    3.5 Ln₂Ti₂O₇ （Ln=Tb,Dy, Tm）块体的制备及其性能研究
    3.6 本章小结
2TiO₅ （Ln=Tb,Dy,Tm）块体材料的离子辐照行为研究">第四章 Ln₂TiO₅ （Ln=Tb,Dy,Tm）块体材料的离子辐照行为研究
    4.1 晶体结构
+离子辐照实验结果与分析">    4.2 Kr⁺离子辐照实验结果与分析
        4.2.1 SRIM模拟计算
        4.2.2 GIXRD实验结果与分析
        4.2.3 位移损伤对辐照性能的影响
+离子辐照实验结果与分析">    4.3 Fe⁺离子辐照实验结果与分析
+离子辐照实验结果与分析">    4.4 He⁺离子辐照实验结果与分析
    4.5 轻与重离子辐照实验对比分析
    4.6 本章小结
2Ti₂O₇（Ln=Tb,Dy, Tm）块体材料的离子辐照行为研究">第五章 Ln₂Ti₂O₇（Ln=Tb,Dy, Tm）块体材料的离子辐照行为研究
    5.1 晶体结构
+离子辐照实验结果与分析">    5.2 Kr⁺离子辐照实验结果与分析
+离子辐照实验结果与分析">    5.3 He⁺离子辐照实验结果与分析
        5.3.1 辐照剂量对晶体结构的影响
        5.3.2 表面形貌观察与分析
    5.4 本章小结
第六章 本文结论及展望
    6.1 本文结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]开发核聚变能,发展未来核电技术——专访核工业西南物理研究院院长刘永[J]. 宋翔宇.  中国核电. 2017(02)
[2]AP1000核电机组设备现状及国产化分析[J]. 汪映荣,郑正.  中国电力. 2017(01)
[3]正交结构Gd2TiO5陶瓷材料的轻重离子辐照效应比较[J]. 谢秋荣,张建,董晓囡,焦绪丽,李宁.  厦门大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]Krypton ion irradiation-induced amorphization and nano-crystal formation in pyrochlore Lu2Ti2O7 at room temperature[J]. 谢秋荣,张建,尹东明,郭奇勋,李宁.  Chinese Physics B. 2015(12)
[5]低价值控制棒中子吸收体材料燃耗相关数据的制作及验证研究[J]. 杨伟焱,毕光文,杨波,汤春桃.  核科学与工程. 2014(03)
[6]Ne离子束辐照引起Gd2Ti2O7烧绿石体积肿胀效应研究[J]. 李玉红,许春萍.  原子核物理评论. 2011(03)
[7]中国核电发展战略研究[J]. 叶奇蓁.  电网与清洁能源. 2010(01)
[8]高分子辐射交联技术及研究进展[J]. 罗延龄,赵振兴.  高分子通报. 1999(04)

硕士论文
[1]萤石衍生结构氧化物陶瓷的离子束辐照效应研究[D]. 高超.兰州大学 2013



本文编号：3037897