三乙烯二胺改性活性炭纤维对气态甲基碘吸附研究

气态甲基碘是核设施运行过程中难以处理的放射性气态产物之一。本文通过水热法制备了三乙烯二胺(TEDA)改性高比表面积粘胶基活性炭纤维材料,并开展了改性材料气态甲基碘吸附研究,通过BET、SEM-EDS、FT-IR、TGA、放射性测试方法对材料进行了表征和吸附性能分析。静态气态碘吸附结果表明,水热改性材料对单质碘吸附量提高了36%,达到1.84 g/g,甲基碘吸附量达到400 mg/g。甲基碘动态吸附实验表明,改性材料具有较高的吸附效率;随着温度和湿度的增加,吸附效率略有降低;环境湿度对气态甲基碘的吸附性能影响较大。温度30℃、相对湿度95%条件下的穿透测试表明,材料在12 h内未出现穿透,改性材料展现出优异的甲基碘吸附性能。放射性甲基碘吸附实验显示,水热改性材料吸附效率接近95%,超过未改性材料的3倍;TEDA改性活性炭纤维明显提高了对气态甲基碘的化学吸附能力。水热法TEDA改性粘胶基活性炭纤维材料表现出优异气态甲基碘吸附性能。

(Sr_(0.1)Th_(0.2)Nd_(0.3)La_(0.2)Gd_(0.2))_(2)Zr_(2)O_(7)高熵烧绿石固化体的制备及化学稳定性

以金属硝酸盐为原材料,通过溶胶-喷雾热解-高温烧结法制备了(Sr_(0.1)Th_(0.2)Nd_(0.3)La_(0.2)Gd_(0.2))_(2)Zr_(2)O_(7)高熵烧绿石固化体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、Raman光谱对固化体结构进行表征,通过MCC-1浸出实验方法分析了固化体化学稳定性。研究结果表明:高熵烧绿石固化体为纯相高熵烧绿石结构,最佳烧结温度为1500℃。随着烧结温度增加,固化体晶粒和密度明显增加。浸出实验结果显示:La、Gd、Zr、Nd元素42 d归一化浸出率为10^(-6)g/(m^(2)·d)量级,Sr、Th元素的42 d归一化浸出率分别为10^(-5)g/(m^(2)·d)和10^(-3)g/(m^(2)·d)量级,固化体表现出良好的化学稳定性。

岩洞处置环境下混合树脂水泥固化体中五类关键核素的长期浸出行为研究

根据国内某核电厂的放射性废树脂水泥固化体组成,制备了含Sr、Cs、Ni、Co、I五类关键模拟核素的混合树脂水泥固化体,对水泥固化体中五类关键核素的长期浸出行为进行了研究,结果表明:在24 h~192 d浸出周期内,浸出液的pH平均值为11.54,核素始终在碱性环境下参与溶浸;电导率呈震荡走高趋势,固化体中持续有组分溶出;五类核素的浸出率和累积浸出分数均满足GB 14569.1-2011《低、中水平放射性废物固化体性能要求—水泥固化体》的相关要求;Cs的浸出率最高,在固化体中的迁移能力最强,I的浸出率最低,比标准值低3个数量级;一维衰变浸出模型能较好地预测核素Co、Cs、Ni的浸出行为;Sr的浸出分别由一维浸出模型和线性浸出模型共同控制,72 d后呈加速浸出态势。

喷雾热解合成An_2Zr_2O_7(An=La、Nd)烧绿石及结构分析

锆基烧绿石An2Zr2O7以优异抗辐照性能和化学稳定性成为高放废物中锕系核素的理想固化基材。镧系核素常作为替代核素进行锕系核素的固化研究,实验以硝酸盐为原料,以三价的镧系元素(La、Nd)模拟锕系元素,采用sol-喷雾热解方法在1 200℃、6h内合成了(La、Nd)2Zr2O7烧绿石。采用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱分析方法对合成的样品进行了结构表征,结果表明:利用该方法合成了单一物相的烧绿石立方结构An2Zr2O7;相对于La2Zr2O7的烧绿石结构,Nd2Zr2O7烧绿石具有向萤石结构转变的趋势。该合成方法为目前的高放废液人造岩石固化提供了一定的技术基础。

锆基烧绿石Nd_2Zr_2O_7固化锕系核素钍

A2Zr2O7锆基烧绿石因优异的辐照和化学稳定性能成为高放废物固化的理想基材。以硝酸锆、硝酸钕、硝酸钍作为原料,通过柠檬酸络合方法,在1200℃保温12 h成功制备了含20at%钍的Nd1.8Th0.2Zr2O7.1烧绿石固化体。产物采用X射线粉末衍射、扫描电镜、红外光谱以及拉曼光谱表征。结果表明:Th替代Nd进入A2Zr2O7的A位,Nd1.8Th0.2Zr2O7.1固化体保持单一的烧绿石结构;Th4+的离子半径小于Nd3+,导致固化体晶格常数减小;通过Scherrer公式计算和SEM观察,样品平均粒径为50 nm左右;制备的固化体致密度高。随着Th成分的增加,Nd1.8Th0.2Zr2O7.1固化体烧绿石结构的无序化程度增加。

铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石中的固溶量及重离子辐照效应

Nd_2Zr_2O_7烧绿石因其稳定的物理化学性质和辐照稳定性可以作为高放废物中锕系核素的固化基材.通过溶胶凝胶—喷雾热解—高温烧结方法制备了含铀的Nd_2Zr_2O_7烧绿石固化体;开展了Nd_2Zr_2O_7和Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7固化体的重离子辐照实验,辐照剂量为1 dpa和3 dpa;利用X射线衍射和Raman光谱对固化体结构进行了分析.研究发现铀在Nd_2Zr_2O_7烧绿石体系的固溶量仅为10 at%,高价态铀掺杂导致固化体结构向无序化转变.重离子辐照实验表明, Nd_2Zr_2O_7烧绿石基材具有较高的抗辐照稳定性;而Nd_(1.9)U_(0.1)Zr_2O_7在较低辐照剂量下,固化体烧绿石体系结构破坏,重离子辐照诱导固化体结构转变为更加无序化的萤石结构.低固溶量和抗辐照能力减弱主要是由于锕系核素烧绿石固化体的结构无序化所致.

锕系核素烧绿石模拟固化体化学稳定性研究

以La2Zr2O7为固化基材,Nd为锕系核素模拟核素,通过溶胶凝胶法制备了(La1-yNdy)2Zr2O7(0≤y≤1.0)系列烧绿石模拟固化体。样品经过高能γ辐照,辐照剂量为233.78 k Gy。通过PCT粉末浸出测试方法对固化体化学稳定性进行了测试,辐照前后样品的La,Nd,Zr均保持了较低的化学浸出率10-4(g·m-2·d-1),锆基烧绿石具有可靠的化学稳定性主要取决于稳定的Zr-O键。当模拟锕系核素Nd的掺杂量达到相变区域(0.6≤y≤0.8)时,元素浸出率有明显增加,主要可能是结构的无序化导致。γ辐照后样品Zr的浸出率在相变区域也出现明显的增加,可能是由于γ辐照导致固化体Zr-O48f键结构的变化。

镧系元素模拟衰变子体对An_2Zr_2O_7固化体结构及其γ辐照性能的影响

锆基烧绿石An2Zr2O7以优异的抗辐照性能和化学稳定性成为高放废物中锕系核素的理想固化基材,高放废物固化体在长期贮存过程中不断衰变产生衰变子体,必将影响固化体的结构和性能。本文以镧系核素Nd模拟锕系核素Pu、Am,La模拟其衰变子体U、Np,通过溶胶凝胶方法合成了(LaxNd1-x)2Zr2O7模拟固化体。样品经高能γ辐照,辐照剂量为233.78kGy。利用X射线衍射、Raman振动光谱和结构精修方法对辐照前后的系列样品进行了分析。结果表明:(LaxNd1-x)2Zr2O7系列固化体均为单一的烧绿石结构相;固化体的晶格常数随La的增加呈线性增加,晶体结构趋于有序化,意味着衰变子体有助于固化体趋向于更加有序的烧绿石结构。γ辐照和结构精修结果表明,随着子体的增加,An—O48f键长增大,离子键结合力减小,在辐照情况下晶格易发生无序化,抗辐照能力减弱。

铀、钍在Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石中的固化研究

为研究锕系元素铀、钍在烧绿石中的固化行为,通过喷雾热解-高温烧结成功合成了含铀、钍的系列Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石固化体,并采用XRD、SEM、EDS、Raman光谱和XPS等方法对所得固化体样品进行了表征。结果表明:铀、钍均能进入Nd_(2)Zr_(2)O_(7)晶格的A位形成稳定的烧绿石结构。Th在固化体中的固溶量(摩尔分数,下同)达到40%,固化体保持较好的烧绿石单相结构;随着Th含量的增加,固化体转变为烧绿石、立方ZrO_(2)和ThO_(2)共存的多相陶瓷结构。U在Nd_(2-x)U_(x)Zr_(2)O_(7)烧绿石中的固溶量仅为10%,固化体结构无序化明显增加;随着U含量的增加,固化体快速转变为萤石结构,铀固溶量约为20%。铀、钍在Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石固化体中固溶量存在较大差异。XPS分析发现,Th在烧绿石固化体中以+4价存在;U在固化体中以+4价和+6价存在,导致固化体A位离子的配位结构发生变化,更多氧离子进入烧绿石体系,导致体系转变为无序化萤石结构,固溶量明显下降。

^(129)Cs的原子核形状研究

利用重离子融合蒸发反应124Sn(11B,6n)129Cs布居了129Cs的高自旋态,束流能量为65 MeV。实验重建了129Cs的能级纲图,几条新的能级被观测到。利用多普勒线移衰减法测量了部分转动带的能级寿命,提取了129Cs转动带的电四极矩。转动带的旋称劈裂显示,g7/2,h11/2转动带的顺排分别来至于质子顺排和中子顺排。根据提取的电四极矩分析可以看出,在较低自旋处,h11/2转动带的电四极矩小于g7/2转动带;129Cs的3个转动带在准粒子顺排后,原子核形状均发生了明显变化。TRS理论计算结果较好反映了g7/2,h11/2轨道质子对129Cs原子核不同γ形状的驱动效应。

Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A、B位晶格固化钍的结构演化及化学稳定性研究

A_(2)B_(2)O_(7)烧绿石以其高包容性和物理化学稳定性而成为高放废物固化体候选基材。研究通过喷雾热解-高温烧结制备了Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A、B位钍掺杂Nd_(1.8)Th_(0.2)Zr_(2)O_(7)和Nd_(2)Zr_(1.8)Th_(0.2)O_(7)固化体,利用不同检测手段分析样品结构,并通过MCC-1方法研究了样品化学稳定性。Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A和B位掺杂Th均能形成纯烧绿石结构,掺杂将造成烧绿石结构中48f氧位置参数增大,烧绿石向无序化结构转变。A位掺杂导致烧绿石AO_(8)六面体结构扭曲,B位掺杂导致BO_(6)八面体部分形变。Nd_(1.8)Th_(0.2)Zr_(2)O_(7)和Nd_(2)Zr_(1.8)Th_(0.2)O_(7)固化体在42 d周期后Th离子浸出率在10^(-5) g·m^(-2)·d^(-1)量级,说明锕系核素Th在Nd_(2)Zr_(2)O_(7)的A、B位均能很好地被包容,固化体表现出优异的物理化学性能。

衰变子体对锕系核素固化体结构和性能的影响

由于高放废物中的锕系核素不断发生α衰变,因此锕系核素的处理和处置必须考虑α内辐照效应和新生成的子体影响。对于有长寿命衰变子体的锕系核素固化,其固化体的长期安全稳定在很大程度上取决于衰变子体的行为。针对241Am,243Cm的α衰变过程中子体的寿命远大于母体的行为,利用级联衰变理论计算了核素含量随衰变时间的变化规律,计算结果显示在长达数万年的处置时间内,长寿衰变子体将是固化体的主要成分。锕系核素的锆石结构固化体(AnSiO4)研究表明,锕系核素在衰变过程中固化体的体积随锕系核素离子半径呈线性变化。计算表明在锕系核素固化体上万年的地址处置过程中,子体导致的241Am和243Cm锆石结构固化体(AnSiO4)的体积将分别增大约4%,5%。子体核素的产生将影响锕系核素固化体的抗辐照性能。

烧绿石(La_(1-y)Nd_y)_2Zr_2O_7模拟固化^(241)Am的晶体结构稳定性研究

为研究241 Am在La2Zr2O7烧绿石中的固化行为及其对烧绿石晶体结构稳定性的影响,实验选用Nd作为241 Am的模拟物,采用Sol-喷雾热解法合成了(La1-yNdy)2Zr2O7(0.0≤y≤1.0)系列样品,并借助X射线衍射和振动光谱手段对样品的晶体结构稳定性进行了研究。实验结果表明:随着Nd掺杂量的增加,O48f位置参数x48f和I(111)/I(222)均呈规律性增大,Raman谱逐渐展宽,IR谱发生蓝移,所有结果均证实用Nd不断替换La将导致烧绿石晶体结构有序化程度逐渐降低。另外,实验发现掺杂量y≈0.8是烧绿石晶体结构发生几何相变的逾渗阈值,超过该阈值有序的烧绿石结构将发生突变进而加速向无序萤石结构转变,该实验结果可为(La1-yAmy)2Zr2O7固溶体的结构稳定性研究提供参考。

衰变子体对^(241)Am_2Zr_2O_7固化体

为探索241Am核素衰变子体对241Am2Zr2O7烧绿石固化体晶胞体积的影响,根据递次衰变理论计算了241Am衰变子体种类及其含量随时间的变化值,并以Nd2Zr2O7作为Am2Zr2O7的模拟物,La作为241Am衰变子体Np的模拟元素,采用So-l喷雾热解法合成了(Nd1-xLax)2Zr2O7(0.1≤x≤0.9)系列模拟固化体。利用XRD和SEM研究了该固化体晶胞参数(a、V)随x的变化关系以及其烧结体的微观结构。结果表明,经103a后,241Am核素的相对摩尔分数仅为最初的10-5at%,其子体237Np的摩尔分数将达到70at%以上,并在4.3×103a后达到峰值(约99at%)。相较其他常规方法,So-l喷雾热解法能在更低温度、更温和的条件下获得纯相的(Nd1-xLax)2Zr2O7烧绿石样品,且能保证其烧结体晶粒细小(约10μm),结构致密,残余气孔率可减少到5%。(Nd1-xLax)2Zr2O7模拟固化体的晶胞参数(a、V)均随x的增加而逐渐增大,在相同x条件下,其晶格常数理论值较试验值大0.2%,其晶胞体积在x为0.9时将膨胀约4%。(Nd1-xLax)2Zr2O7模拟固化体晶胞参数变化趋势与(Am1-xNpx)2Zr2O7固化体的理论值基本一致。

本科生导师制对大学生创新教育与实践能力培养研究

本科生导师制度在我国多数本科院校得到了普遍的实施与推广,在推进高校教学管理改革,培养高素质、全面发展的社会建设人才方面发挥着巨大作用。而培养具有创新精神、创新能力的高素质专门人才,是高等教育的重要任务。本文就本科生导师制对大学生创新教育与实践能力培养这两个方面阐述了其中的优点,以及对如何加强本科生班导师制建设的方法提出一些措施和方法。

烧绿石型富氧相Ce_2Zr_2O_8的Rietveld结构精修及其Raman光谱研究

采用石墨还原法成功制备了烧绿石型富氧相Ce2Zr2O8,选用缺氧型烧绿石Nd2Zr2O7作为Ce2Zr2O8相前驱体CeZrO3.5的替代物与之进行结构对比分析。实验结果表明:Ce2Zr2O8相中富余氧主要占据前驱体中的氧空位,且氧离子扩散不会破坏原本有序排列的阳离子(Ce/Zr)亚点阵;同时,Ce2Zr2O8相中Zr-O配位体由前驱体中共顶联接的八面体转变为共棱联接的立方体,其反相畴界密度和振动光谱谱带亦较前驱体明显提高。以上结果说明Ce2Zr2O8相结构处于亚稳态,该结构特征有利于氧离子的快速吸附或释放,这为其成为汽车尾气净化剂提供了结构上的可行性,但也说明当An2Zr2O7烧绿石在自辐照条件下向富氧相An2Zr2O8发生转变时,其抗辐照和化学稳定等性能有下降趋势。

烧绿石型富氧相Ce_2Zr_2O_8与缺氧相Nd_2Zr_2O_7的振动光谱及XPS对比研究

采用石墨还原法成功制备了富氧相Ce2Zr2O8,选用缺氧相Nd2Zr2O7替代其前驱体CeZrO3.5+δ进行结构对比分析,利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)及X射线光电子能谱(XPS)对样品体、表晶体结构进行表征。XRD结果表明,Ce2Zr2O8相具有典型烧绿石结构特征,表征Ce/Zr阳离子有序排列的超结构峰非常明显,但其Zr—O配位体由前驱体中的[ZrO6]八面体转变为[ZrO8]立方体,[ZrO8]配位体形成大大降低了Ce2Zr2O8的结构稳定性。Raman和IR结果表明,Ce2Zr2O8相的振动光谱谱带比其前驱体替代物Nd2Zr2O7显著增多,说明氧离子的富集导致Ce2Zr2O8相中某些振动简并峰消除简并,该结果进一步证实了其结构对称性较前驱体更低。XPS结果表明,Ce2Zr2O8相表面Ce(Ⅳ)特征峰(916.3eV)非常明显,没有Ce(Ⅲ)特征峰(885eV)出现,说明该相前驱体中的Ce3+已被完全氧化成Ce4+;Ce2Zr2O8相中Zr(3d)结合能与萤石相Gd1.2U0.8Zr2O7+y接近证实其表面形成了与体相一致的[ZrO8]配体;O(1s)低位结合能升高表明Ce2Zr2O8体相氧种介于晶格氧和吸附氧之间,高位氧峰出现说明其表面含有吸附氧,吸附氧与Ce2Zr2O8体相结合强度介于CeO2和Nd2Zr2O7之间。

多学科交叉综合人才培养模式探析

本文阐述了多学科交叉实验室的内涵,介绍了本实验室充分发挥多学科交叉综合实验室的特点,并阐述了核相关专业人才的培养、师资队伍能力的提升、学科的支撑和专业建设的作用。

核类专业实验教学中心的建设与实践

实验室是培养人才的重要基地。以西南科技大学核科学与技术实验教学中心的建设实践为例,通过对核科学与技术实验教学中心在实验室建设规划、专业特色定位、核类人才培养和整合优质资源等方面进行了介绍并初步探讨,以期为同类院校实验中心的建设提供交流和借鉴参考。

湿法氧化处理放射性废离子交换树脂的方法

本文对放射性废离子交换树脂湿法氧化处理方法的反应机理、工艺特点、工业应用情况进行了总结。主要对酸煮解法、蒸汽重整工艺、超临界水氧化法(SCWO)及芬顿湿法氧化法进行了对比,通过分析国内外研究现状及工业应用情况,同时结合各个方法的优缺点及后处理难易程度,考虑到核安全及经济性,认为芬顿湿法氧化法处理放射性废离子交换树脂是较为可行的方案之一。