辉光等离子体氮化铀表面的氢腐蚀

采用辉光等离子体氮化方法制备铀表面氮化样品。俄歇电子能谱和X射线衍射对样品的分析表明,铀表面形成了厚约250nm、主要成分为α-U2N3+x的氮化层,氮化层与基体之间具有平缓的过渡层,且氮在金属铀的基体内有一定扩散。与轻微氧化样品氢腐蚀的对比实验表明,氮化处理使样品表面缺陷密度减少,改性层对氢吸附、扩散有阻挡作用,氢蚀形核较慢且其生长明显受到改性层的抑制,这表明铀表面辉光等离子体氮化可作为延缓氢腐蚀的有效手段。

热压烧结UN陶瓷芯块的性能

UN燃料具有铀密度高、熔点高、热导率高、热膨胀系数低、辐照稳定性好等优点，是未来空间核电源、核火箭、快堆和ADS的重要候选燃料。本文采用金属铀粉与氮气在300～400℃直接发生化合反应，制得单相U2 N3粉末。粒度为38.3μm的 U2 N3粉末在1600℃真空热压烧结，制得相对密度为93.5％、存在少量金属铀相的U N陶瓷；而18.1μm的U2 N3粉末在1550℃真空热压烧结，制得相对密度为96.1％、不残留金属铀相的 U N陶瓷，U与N的总质量分数为99.57％，每个金属杂质含量均低于50μg/g ，氧含量为1048μg/g ，碳含量为502μg/g。U2 N3在1027℃以上将会完全分解成UN ，UN在1627℃以上也会发生分解。

CO在U_2N_(3+x)O_y薄膜表面反应特性研究

采用磁控溅射沉积方法在Si基底表面制备U2N3+xOy薄膜,采用X光电子能谱(XPS)分析技术观测CO气氛环境下U2N3+xOy薄膜表面腐蚀行为,以期获得U2N3+xOy薄膜在CO环境下的表面腐蚀机理。结果表明:超高真空条件下,CO在U2N3+xOy薄膜表面表现为氧化特性;CO在薄膜表面吸附解离生成的C以无定形碳形式聚集在薄膜表面,深度剖析过程中并未观察到C向U2N3+xOy薄膜内部扩散;而解离生成的氧在薄膜内扩散并发生氧化反应,生成高价氧化物或铀氮氧化物和氮。氧化反应生成的氮向薄膜内部扩散,并在次表面反应生成富氮中间产物。随着CO暴露反应进程的推进,富氮层逐渐向薄膜内部迁移,这是导致U4f谱卫星峰变化的主要原因。

XPS/AES研究室温下铀基氮化层的表面氧化

采用俄歇电子能谱仪(AES)以及X射线电子能谱仪(XPS)原位研究了室温下铀基氮化层在纯O2气氛中的初始氧化过程。原位氧化过程中U的AES微分谱以及U 4f、N 1s、O 1s谱的变化显示,U2N3+x氧化形成了UNxOy;AES深度剖析结果显示,经18L以及120LO2曝露氧化层与氮化层界面处均出现N的富集,表面形成氧化层-富氮层-氮化层的三明治结构。富氮层U原子的AES微分谱中OPV混合峰的峰位远低于氮化层与氧化层,N 1s谱向低能侧移动,表明富氮层主要成分为N/U比较氮化层更高的氮化物。推测U2N3+x的氧化基于O原子对N原子的置换,被置换出的N原子进入邻近晶格使N/U比增大并阻碍O原子向内的进一步扩散。

铀表面脉冲辉光等离子氮化初步研究

采用脉冲辉光等离子体离子氮化技术对贫铀表面进行了氮化处理,采用俄歇电子能谱(AES)对氮化层进行元素深度剖析,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对氮化层组织结构进行了分析表征。结果表明:脉冲偏压-900 V,工作氮分压50 Pa、100 Pa,氮化时间2.5 h^4 h下在贫铀表面能获得约20μm厚的氮化层,氮化层为U2N3的单一立方结构且均匀致密,脉冲辉光等离子氮化技术能在贫铀表面实现氮化。

纳秒脉冲电源作用下沿面介质阻挡放电等离子体激励器的特性

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体在空气动力学、生物医学以及环境保护等领域具有广阔的应用前景。为了进一步了解激励器结构对SDBD等离子体放电特性参数的影响,采用光电联合测量手段,分析了在ns脉冲电源作用下,等离子体激励器电极的封装和对称性对放电电流、N2(C3Πu)振转温度、电子温度、电子密度等等离子体特性参数的影响。结果表明:封装有利于稳定放电,能够提高发射光谱的强度和振转温度,增加电子密度;与非对称结构等离子体激励器相比,对称结构等离子激励器放电发生的时刻较早,存在较为明显的二次放电,且具有较高的电流峰值、N2(C3Πu)振转温度、电子温度以及电子密度。当频率从200 Hz增加到1 400 Hz时,3种结构等离子体激励器放电对应的谱线强度和转动温度增加,振动温度下降,电子温度受重复频率的影响较小。研究结果有利于深入理解ns脉冲的放电机理及能量传递机理。