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α衰变对高放废物玻璃固化体的辐照效应研究

张晓航  
【摘要】: 近年来,我国开始了对核能产业的大力发展,随之而来的是大量需要与生物圈隔离、进行永久处置的核废料。核能产业的乏燃料经过后处理阶段生成的大量高放废液按照规划将被使用玻璃固化后进行深地质处置。为了预测玻璃固化体在地质储存库中的行为、预防可能发生的放射性核素泄漏事故,了解其长期的辐照效应是非常必要的。 本文围绕高放废物玻璃固化体中的α衰变造成的辐照效应展开讨论与研究。首先描述了玻璃固化体中的辐射源与辐射场的特点,并将辐照对玻璃固化体造成的损伤分为微观、显微结构以及宏观三个层面进行讨论,并对各种废物固化体的辐照效应研究中采用的实验或模拟的方法进行了对比,最后选择采用带电粒子辐照的方法来进行实验。 本文采用质子辐照以及Xe离子辐照的方法对玻璃样品的辐照效应进行了研究。文中讨论了质子辐照模拟粒子辐照效应的可行性,并介绍了质子辐照使用的串列加速器的构造原理,同时重点描述了实验中使用的串列加速器的特点以及实验过程。又论证了Xe离子辐照模拟a反冲核辐照效应的可行性,对实验中使用的320KV高压平台尤其是其中的ECR离子源进行了重点介绍,并介绍了实验过程。最后,本工作对辐照过的样品进行了拉曼光谱以及纳米硬度的测试,文中对这两种测试手段都进行了描述。 通过对质子辐照的耐辐照玻璃样品的拉曼光谱及纳米硬度结果的分析,观察到样品遭受辐照后发生桥氧数量减少、未出现氧泡以及硬度上升的现象,通过与其它研究结果的比较,对造成这些现象的可能原因进行了微观层面的分析。通过对Xe离子辐照样品的拉曼光谱以及纳米硬度结果的分析,论述了拉曼光谱在本工作中的局限性,并讨论了导致样品纳米硬度下降的可能因素。通过对这些结论的讨论,针对α衰变对玻璃的辐照效应提出了固化高放废物使用玻璃的选择方向。


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