磷灰石结构材料(Ca 10-2x Ln x Na x (PO 4 ) 6 F 2 )的辐照非晶性能研究

发布时间：2024-03-11 00:31

　　核电站的运行缓解了部分地区能源紧张的局面,但运行过程中产生的核废物需要妥善处置。在选择一种材料作为核废物固化体时,该材料能否在辐照环境中保持良好的结构稳定性是一项非常重要的参考依据。磷灰石结构(A10(MO4)6Z2)材料由于其具有优异的物理性能,对放射性元素也表现出良好的包容性,已经被许多学者认为是一种非常有潜力应用于固化高放核废物的材料。本文主要是从磷灰石结构材料固化不同锕系元素的种类,固化不同锕系元素的含量两个方面研究其结构的抗辐照非晶性能。考虑到锕系元素具有放射性,镧系元素比较安全且镧系元素的化学性质与锕系元素差异很小,采用镧系元素模拟锕系元素在磷灰石结构材料中的表现。利用传统的固相烧结方法,通过两步烧结法成功制备出两个系列的磷灰石结构陶瓷材料样品Ca8LnNa(PO4)6F2(Ln=La、Nd和Sm)、和Ca10-2xLaxNax(PO4)6F2(X=0.2、1和2)。将制备所得的样品利用常规X射线衍射(XRD)进行表征,确定每种材料都是结晶良好且成分单一的磷灰石结构。并将样品磨平抛光处理后在室温条件下利用800 keV Kr2+对所有样品进行离子辐照实验,辐照后的样品利用掠...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 三种固化方式
        1.2.1 玻璃固化
        1.2.2 陶瓷固化
        1.2.3 陶瓷固化体种类
            1.2.3.1 钛酸盐陶瓷
            1.2.3.2 磷酸盐陶瓷
            1.2.3.3 其他种类的陶瓷材料
        1.2.4 玻璃陶瓷固化
    1.3 离子辐照背景知识
        1.3.1 辐照损伤
            1.3.1.1 入射离子与靶材原子之间的相互作用
            1.3.1.2 能量损失
            1.3.1.3 位移阈值能量
            1.3.1.4 原子平均离位数
            1.3.1.5 晶体内的缺陷
        1.3.2 辐照效应
    1.4 磷灰石结构材料的研究背景及意义
第二章 实验方法与步骤
    2.1 制备步骤
        2.1.1 粉末原料准备
        2.1.2 初次球磨和压片
        2.1.3 初次烧结
        2.1.4 二次球磨和压片
        2.1.5 二次烧结
        2.1.6 抛光样品
    2.2 离子辐照实验
    2.3 掠入射X射线衍射
        2.3.1 X射线穿透深度
        2.3.2 掠入射X射线衍射表征参数
    2.4 透射电子显微镜
        2.4.1 透射电子显微镜的成像和衍射模式工作原理
        2.4.2 透射电子显微镜截面样品的制备
        2.4.3 样品表征
第三章 磷灰石结构材料Ca₈LnNa(PO₄)₆F₂ (Ln=La、Nd和Sm)辐照非晶性能研究
    3.1 样品制备
    3.2 辐照前XRD表征
    3.3 离子辐照实验及结果讨论
        3.3.1 SRIM程序模拟
        3.3.2 GIXRD入射角的确定
        3.3.3 掠入射X射线衍射表征结果及讨论
    3.4 本章小结
第四章 磷灰石结构材料Ca_10-2xLa_xNa_x(PO₄)₆F₂(X=0.2、1和2)辐照非晶性能研究
    4.1 样品制备
    4.2 辐照前的XRD表征
    4.3 离子辐照实验及结果讨论
        4.3.1 SRIM程序模拟及GIXRD入射角的确定
        4.3.2 掠入射X射线衍射表征结果
        4.3.3 TEM表征结果及讨论
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
科研成果
致谢



本文编号：3925547