冲击高压对晶态榍石和辐照损伤榍石晶体结构的影响

发布时间：2022-02-15 00:28

　　榍石（CaTiSiO5）因优良的化学稳定性和核素包容能力,被用作放射性核素固化的备选材料。目前榍石高压方面的研究相当有限,且都局限于静高压导致其结构相变相关报道,而在冲击高压作用下的研究几乎处于空白状态,认识榍石冲击高压下的行为具有科学价值。此外,一般材料的高压行为研究大都局限于晶体材料,对于已经辐照损伤的材料在受到高压作用后结构发生何种变化,国际上还缺乏系统的研究,更无冲击高压对辐照损伤晶体结构影响的报道。因此认识辐照损伤榍石在冲击高压下的结构变化行为,对加深固化体在极端条件下理化行为的认识具有重要意义。天然辐照损伤榍石相对于其晶态相一般含有较多的水或者氢,氢在冲击高压下的迁移行为也是此次研究的要点。本研究利用二级轻气炮对合成晶态榍石和天然辐照损伤榍石进行了不同压强的冲击高压实验,并采用XRD、红外和拉曼光谱等表征手段对冲击过后的榍石进行了特征分析。主要研究内容包括四个部分:1.探索人工合成晶态榍石和天然辐照损伤榍石在冲击高压作用后的结构变化规律;2.对比冲击高压作用后的晶态榍石和天然辐照损伤榍石在晶体结构和光谱学特征上的异同;3.比较天然辐照损伤榍石经历冲击高压和高温回火晶体结构变... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１榍石晶体结构示意图（Ｕ和Ｔｈ可以替换结构中的Ｔｉ和Ｃａ）??Ｆｉｇ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｉｔａｎｉｔｅ?（Ｔｉ?ａｎｄ?Ｃａ?ｃａｎ?ｂｅ?ｒｅｐｌａｃｅｄ?ｂｙ?Ｕ?ａｎｄ?Ｔｈ）??

?１２００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ＇１）??图１．２高度结晶天然榍石和严重损伤天然榍石的拉曼、红外光谱??Ｆｉｇ?１．２?Ｒａｍａｎ?ａｎｄ?ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ?ａｎｄ?ｓｅｖｅｒｅｌｙ?ｄａｍａｇｅｄ?ｎａｔｕｒａｌ?ｔｉｔａｎｉｔｅ??１．２．３固化体中辐照损伤非晶态过程和机理??评估核素固化材料中的辐照效应和长期稳定性中一个重要的问题是认识辐??照损伤的过程和机理。同时，对辐照损伤机理的认识也有助于指导开发新的耐辐??照材料。有关锕系核素固化体中蜕晶化的机理仍然存在争议，人们也针对性地提??出了多种模型（图１．３）?［１３，６３］：①ＤｅｆｅｃｔｓＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ［６４］，该模型认为辖照导致??的非晶化的出现是结构中缺陷聚集到一定浓度所致；？?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ［６５］，??晶体中非晶部分占比／与辐照剂量呈线性关系；？?Ｃａｓｃａｄｅ?Ｏｖｅｒｌａｐ［６６］，晶态结??构受到多次ａ衰变才能非晶化；？?Ｃａｓｃａｄｅ?Ｔｗｉｃｅ，晶格受到两次ａ衰变才能被??破坏；？?ＤｉｒｅＣｔＩｍｐａＣｔｆ６＇２０１２年Ｓａｌｊｅ的实验ｆ４９报道榍石辐照损伤导致的非晶??化过程类似错石的情况［６８＿６９］，遵从Ｄｉｒｅｃｔ?Ｉｍｐａｃｔ?Ｍｏｄｅｌ：当反冲核传递给晶格内??原子的能量大于其晶格平衡位置自由能时

前在科学上仍然是个谜。??偏振红外光谱数据表明，高温导致Ｈ在髙度结晶和蜕晶质榍石中的迀移行??为也存在很大差异［５５］（图１．４）。对于结晶度较好的榍石，ｈ链接在榍石晶格中ａ??位置，且ＯＨ振动（３４８６?ｃｍ－１）具有较强的取向性，沿着ａ方向。随着退火温度??的升高，ＯＨ振动信号变弱，在１４００Ｋ基本消失，说明高温可直接导致晶态榍石??９??

【参考文献】：
期刊论文
[1]榍石:U-Pb定年及变质P-T-t轨迹的建立[J]. 向华,张利,钟增球,周汉文,曾雯.  地球科学进展. 2007(12)
[2]榍石的高压结构研究[J]. 祝向平,秦善,刘景,巫翔,李晓东,吴忠华.  矿物岩石. 2006(03)



本文编号：3625543