混合式K边界/X荧光密度计测铀钚质量浓度的不确定度分析

为检验混合式K边界技术测量混合溶液中铀钚质量浓度的精度,使用混合式K边界/X荧光密度计(hybrid K-edge/XRF densitometer,HKED)对不同混合溶液进行了铀、钚质量浓度测量实验。根据实验数据计算了测量结果的不确定度,并分析了测量过程中的偏差来源。通过对测量结果及不确定度的分析,验证了混合式K边界技术测量铀、钚质量浓度可达到核安全导则《核燃料后处理厂核材料衡算》中的测量精度,对标定范围内铀质量浓度的测量不确定度小于0.28%,钚质量浓度的测量不确定度基本小于0.94%,精度较高,能够满足生产中的衡算要求;总结了测量中的主要偏差来源和优化方向,为进一步提高测量精度和拓展混合式K边界技术在锕系元素测量中的应用提供数据支持。

激光与半导体材料相互作用的双电子共振吸收模型

通过提出双电子共振吸收模型,解释了激光与半导体材料相互作用时材料吸收光子的物理机制,分析了温度、掺杂数密度对吸收系数的影响;结合热峰模型,将激光的能量注入视为热源,计算出了激光入射时材料中电子温度的时空演化,通过费米狄拉克分布计算出自由电荷数密度分布,得到了电荷激发过程的计算模型,模拟了激光诱发单粒子翻转的过程。模拟结果表明,激光能量与激发电荷总量的关系是非线性的,这意味着激光能量与粒子的线性能量传输之间为非线性对应关系,与实验结果相符。

激光诱发单粒子翻转的物理过程模拟

针对激光诱发的单粒子翻转过程开展模拟,提出了激光与半导体相互作用的双电子共振吸收模型,并在此基础上推导出吸收系数随温度变化的规律。该模型能自然得到激光与半导体作用的非线性吸收结果。利用热峰模型计算激光辐照器件后的温度演化行为,模拟了激光入射器件产生的单粒子翻转过程,得到了激光能量与等效LET的对应曲线,发现该曲线不是线性关系。该曲线是由激光在半导体中的非线性吸收导致的。除此之外还模拟了激光入射后产生的自由电荷总量与激光的特性参数(脉冲宽度)的依赖性关系。

硼硅酸盐玻璃浸出前后结构变化的研究

硼硅酸盐玻璃作为最具工业化应用前景的高放射性废物的固化基材,其中的放射性核素主要以浸出方式进入生物圈。本工作采用了MCC-1静态浸泡法对在90℃去离子水中浸泡28 d后的硼硅酸盐玻璃的浸出行为进行了研究。借助电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)以及掠入射X射线衍射(GIXRD)等方法对玻璃的浸出性能及微观结构进行研究。此外,还使用了扫描电镜观测了浸出样品的截面。FTIR、Raman及GIXRD结果表明,浸出后,样品表层中的Si-O-Si结构明显增多,而硼结构单元则消失,表层的微观结构与熔融石英的结构较为相似。此外,在扫描电镜中观察到浸出7 d后的样品表面出现腐蚀层,同时在玻璃基底和腐蚀层中间出现裂隙,由此导致了浸出表面积的增加,从而最终引起浸出7 d时元素归一化标准浸出率的异常增大。

硼硅酸盐玻璃的γ射线辐照效应

在深地质处置过程中,玻璃固化体受到核废料中放射性核素的辐照,稳定性会受到影响,进而影响玻璃固化体对放射性核素的固化效果。本文使用γ射线辐照硼硅酸盐玻璃,吸收剂量为10^(4)~10^(7) Gy,采用紫外可见吸收光谱、拉曼光谱、红外光谱和纳米压痕等方法表征辐照后的硼硅酸盐玻璃微观与宏观性质的变化。测试结果表明:辐照后硼硅酸盐玻璃的红外光谱无明显变化;吸收光谱与光致发光谱的结果证实辐照后硼硅酸盐玻璃中有非桥氧空位色心产生,硼硅酸盐玻璃的带隙随吸收剂量的增加而减少,Urbach能量随吸收剂量的增加而增加,这说明辐照导致玻璃的无序度增加;拉曼光谱的结果证实,随着吸收剂量的增加,硼硅酸盐玻璃中[BO_(3)]结构随之减少,当吸收剂量达到10^(5) Gy时,拉曼光谱的噪声强度与吸收剂量呈正相关,与Urbach能量呈线性关系,同时,硼硅酸盐玻璃的硬度和模量随吸收剂量的增加而略微增加,推测该现象与[BO_(3)]结构的减少有关。研究结果表明,γ射线辐照能改变硼硅酸盐玻璃的网络结构。