【摘 要】
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随着核电的快速发展,中国的放射性废物处置问题也迫在眉睫。玻璃固化体作为放射性废物地质处置的第一道安全屏障,研究玻璃固化体材料的抗辐照性能对于地质处置评价具有指导意义。本工作主要分为两部分:第一,采用5 MeV Xe离子对NBS2玻璃和熔融石英进行单束辐照,利用原子力显微镜表征辐照前后样品体积的变化;采用5 MeV Xe离子对NBS1玻璃进行单束辐照,利用纳米压痕仪表征辐照前后样品硬度和模量的变化;
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随着核电的快速发展,中国的放射性废物处置问题也迫在眉睫。玻璃固化体作为放射性废物地质处置的第一道安全屏障,研究玻璃固化体材料的抗辐照性能对于地质处置评价具有指导意义。本工作主要分为两部分:第一,采用5 MeV Xe离子对NBS2玻璃和熔融石英进行单束辐照,利用原子力显微镜表征辐照前后样品体积的变化;采用5 MeV Xe离子对NBS1玻璃进行单束辐照,利用纳米压痕仪表征辐照前后样品硬度和模量的变化;采用1.6 MeV,3.2 MeV和5 MeV的Xe离子对NBS2玻璃和熔融石英进行多束辐照,利用纳米压痕仪和椭圆偏振光谱仪表征辐照前后样品硬度、模量和折射率的变化。第二,采用γ射线对NBS1玻璃进行辐照,利用纳米压痕仪和紫外分光光度计表征辐照前后样品的硬度、模量和微观缺陷的变化。得到了如下结果:1.Xe离子单束辐照后,NBS2玻璃的体积肿胀了3.6%、熔融石英体积缩小了4.7%、NBS1玻璃硬度下降了37.5%、模量下降了20%;Xe离子多束辐照后,NBS2玻璃硬度下降了36%,模量下降了19%,折射率下降了2%。熔融石英的硬度下降了8%,模量上升了10%,折射率上升了1%。2.γ射线辐照后,在6×10~6Gy内,非桥氧空位色心缺陷浓度升高,NBS1玻璃的硬度和模量并没有随着吸收剂量发生明显变化。通过对比Xe离子和γ辐照后样品不同的变化趋势可以得出:重离子辐照产生的硬度和模量的下降主要来源于玻璃网络体结构的断裂,而重离子的核能量沉积是造成网络体结构断裂的主要原因。γ辐照会在硼硅酸盐玻璃中产生微观缺陷(非桥氧空位色心等),这些缺陷主要来源于网络体末端与钠相连键的断裂。而网络体末端的断裂不影响硼硅酸盐玻璃的网络体结构,所以γ辐照产生的缺陷不会引起硼硅酸盐玻璃的硬度和模量变化。
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