离子束、γ射线辐照导致硼硅酸盐玻璃微观结构与机械性能变化的研究
发布时间：2021-05-26 20:15
硼硅酸盐玻璃是固化高放废物（High Level Waste,HLW）的候选材料之一。在深地质处置过程中,放射性核素的α、β衰变以及伴生的γ射线会导致硼硅酸盐玻璃固化体微观结构与宏观机械性能发生变化,进而影响其固化性能。因此,研究其辐照效应对于实现高放废物硼硅酸盐玻璃固化具有重要意义。目前,实验与理论研究主要集中在辐照导致玻璃网络聚合度、能量带隙和Urbach能量的变化,缺陷和气泡的产生以及宏观性能的改变等方面。然而,在辐照导致缺陷的形成机理、机械性能变化的微观机理等方面需要进一步实验和理论研究。在课题组前期研究的基础上,针对辐照导致硼硅酸盐玻璃缺陷形成及硬度与杨氏模量变化的微观机制问题,本论文工作利用P、Kr、Xe离子与γ射线辐照硼硅酸盐玻璃,结合多种分析测试手段:傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、纳米压痕仪（Nano-indentation）、电子顺磁共振波谱仪（EPR）、紫外可见吸收光谱仪（UV-VIS）,分析了辐照前后样品微观结构与宏观性能的变化,讨论了辐照导致玻璃硬度与杨氏模量变化以及缺陷形成的微观机理。研究内容主要包括以下两部分:1.离子和γ射线...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 研究背景与意义
1.1 放射性废物的分类
1.2 低中放废物的处置
1.2.1 气态低中放废物的处置
1.2.2 液态低中放废物的处置
1.2.3 固态低中放废物的处置
1.3 高放废物的处置
1.4 固化体玻璃的类型
1.5 硼硅酸盐玻璃辐照效应的研究现状
1.5.1 玻璃机械性能的变化
1.5.2 玻璃微观结构的变化
1.5.3 玻璃缺陷、带隙与Urbach能量的变化
1.5.4 本工作的目的、意义及研究内容
第二章 玻璃结构理论
2.1 玻璃基本结构
2.1.1 晶子学说
2.1.2 无规则网络学说
2.2 硼硅酸盐玻璃结构
2.2.1 单键强理论
2.2.2 YBD模型理论
2.3 玻璃中的缺陷
2.3.1 玻璃中的缺陷类型与结构
2.3.2 缺陷演化模型
2.4 本章小结
第三章 辐照实验与测试方法
3.1 样品信息
3.2 玻璃辐照实验
3.2.1 Kr离子与Xe离子辐照实验
3.2.2 P离子辐照实验
3.2.3 γ辐照实验
3.3 样品测试分析
3.3.1 紫外可见吸收光谱测试方法
3.3.2 电子顺磁共振波谱仪
3.3.2.1 电子顺磁共振波谱仪原理
3.3.2.2 电子顺磁共振波谱仪器结构和信号
3.3.3 纳米压痕测试的基本原理和方法
3.3.4 X射线光电子能谱仪
3.3.5 傅里叶红外光谱仪
第四章 辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化的研究
4.1 辐照导致玻璃机械性能变化的研究
4.1.1 离子辐照导致硬度与杨氏模量的变化
4.1.2 γ 辐照导致硬度与杨氏模量的变化
4.2 离子辐照导致玻璃网络体的变化
4.2.1 Xe离子辐照NBS2 玻璃傅立叶红外光谱的变化
4.2.2 Xe离子辐照NBS1与NBS2 玻璃XPS谱结果
4.3 硬度与杨氏模量变化的机理
4.3.1 能量沉积的关联性
4.3.2 离子种类的关联性
4.3.3 网络体结构的关联性
4.4 本章小结
第五章 γ辐照导致硼硅酸盐玻璃微观结构的变化
5.1 γ辐照硼硅酸盐玻璃的缺陷生成
5.2 γ 辐照硼硅酸盐玻璃能量带隙与Urbach能量的变化
5.2.1 γ 辐照硼硅酸盐玻璃的紫外可见吸收光谱
5.2.2 能量带隙的变化
5.2.3 Urbach能量的变化
5.2.4 .玻璃能量带隙与Urbach能量的关系
5.3 缺陷、能量带隙与Urbach能量的变化机理
5.3.1 缺陷的形成机理
5.3.2 能量带隙与Urbach能量的变化机理
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高放废物深地质处置及国内研究进展[J]. 郭永海,王驹,金远新,杨天笑. 工程地质学报. 2000(01)
博士论文
[1]带电粒子辐照硼硅酸盐玻璃导致其微观结构、表面形貌和机械性能变化的研究[D]. 张根发.兰州大学 2014
[2]离子与电子辐照对硼硅酸盐玻璃机械性能的影响[D]. 杨坤杰.兰州大学 2013
[3]离子、电子束辐照导致硼硅酸盐玻璃微观结构变化的研究[D]. 陈亮.兰州大学 2013
硕士论文
[1]玻璃制备及其电子辐照效应的光学吸收谱研究[D]. 田丰.兰州大学 2014
本文编号：3206998
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 研究背景与意义
1.1 放射性废物的分类
1.2 低中放废物的处置
1.2.1 气态低中放废物的处置
1.2.2 液态低中放废物的处置
1.2.3 固态低中放废物的处置
1.3 高放废物的处置
1.4 固化体玻璃的类型
1.5 硼硅酸盐玻璃辐照效应的研究现状
1.5.1 玻璃机械性能的变化
1.5.2 玻璃微观结构的变化
1.5.3 玻璃缺陷、带隙与Urbach能量的变化
1.5.4 本工作的目的、意义及研究内容
第二章 玻璃结构理论
2.1 玻璃基本结构
2.1.1 晶子学说
2.1.2 无规则网络学说
2.2 硼硅酸盐玻璃结构
2.2.1 单键强理论
2.2.2 YBD模型理论
2.3 玻璃中的缺陷
2.3.1 玻璃中的缺陷类型与结构
2.3.2 缺陷演化模型
2.4 本章小结
第三章 辐照实验与测试方法
3.1 样品信息
3.2 玻璃辐照实验
3.2.1 Kr离子与Xe离子辐照实验
3.2.2 P离子辐照实验
3.2.3 γ辐照实验
3.3 样品测试分析
3.3.1 紫外可见吸收光谱测试方法
3.3.2 电子顺磁共振波谱仪
3.3.2.1 电子顺磁共振波谱仪原理
3.3.2.2 电子顺磁共振波谱仪器结构和信号
3.3.3 纳米压痕测试的基本原理和方法
3.3.4 X射线光电子能谱仪
3.3.5 傅里叶红外光谱仪
第四章 辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化的研究
4.1 辐照导致玻璃机械性能变化的研究
4.1.1 离子辐照导致硬度与杨氏模量的变化
4.1.2 γ 辐照导致硬度与杨氏模量的变化
4.2 离子辐照导致玻璃网络体的变化
4.2.1 Xe离子辐照NBS2 玻璃傅立叶红外光谱的变化
4.2.2 Xe离子辐照NBS1与NBS2 玻璃XPS谱结果
4.3 硬度与杨氏模量变化的机理
4.3.1 能量沉积的关联性
4.3.2 离子种类的关联性
4.3.3 网络体结构的关联性
4.4 本章小结
第五章 γ辐照导致硼硅酸盐玻璃微观结构的变化
5.1 γ辐照硼硅酸盐玻璃的缺陷生成
5.2 γ 辐照硼硅酸盐玻璃能量带隙与Urbach能量的变化
5.2.1 γ 辐照硼硅酸盐玻璃的紫外可见吸收光谱
5.2.2 能量带隙的变化
5.2.3 Urbach能量的变化
5.2.4 .玻璃能量带隙与Urbach能量的关系
5.3 缺陷、能量带隙与Urbach能量的变化机理
5.3.1 缺陷的形成机理
5.3.2 能量带隙与Urbach能量的变化机理
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高放废物深地质处置及国内研究进展[J]. 郭永海,王驹,金远新,杨天笑. 工程地质学报. 2000(01)
博士论文
[1]带电粒子辐照硼硅酸盐玻璃导致其微观结构、表面形貌和机械性能变化的研究[D]. 张根发.兰州大学 2014
[2]离子与电子辐照对硼硅酸盐玻璃机械性能的影响[D]. 杨坤杰.兰州大学 2013
[3]离子、电子束辐照导致硼硅酸盐玻璃微观结构变化的研究[D]. 陈亮.兰州大学 2013
硕士论文
[1]玻璃制备及其电子辐照效应的光学吸收谱研究[D]. 田丰.兰州大学 2014
本文编号：3206998
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3206998.html
