项目名称: A4Zr3O12陶瓷材料的高温辐照损伤机理研究

项目编号: No.11205128

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 物理学II

项目作者: 张建

作者单位: 厦门大学

项目金额: 29万元

中文摘要: 本项目的目的是深入理解陶瓷核材料的高温辐照损伤机理,为设计或搜寻新的抗辐照陶瓷核材料提供指导。该项目所研究的陶瓷材料A4Zr3O12(A=Sc, Lu和Dy)属于立方萤石(CaF2)结构衍生物,该类结构及衍生物(如核反应堆燃料UO2)具有很好的抗辐照性能,被认为是将来实现核废料固化的首选材料之一。同时,我们也期待所研究的陶瓷核材料将来能在先进裂变堆、未来聚变堆、锕系陶瓷核燃料中得到应用。所有这些应用都需要所选陶瓷材料在高温、高辐照条件下服役,因而研究其在高温下的辐照行为是十分重要的。我们将在高温条件下对陶瓷材料实施离子辐照,利用掠角X射线衍射仪和透射电子显微镜等设备表征、分析辐照损伤结果,通过计算机模拟计算损伤的演化过程,并与实验结果进行比较,加深在原子尺度上对高温辐照损伤效应的理解。

中文关键词: 辐照损伤;核废料;陶瓷;肿胀;非晶化

英文摘要: The goal of this program is to understand the mechanism of radiation damage in ceramics at high temperature, and provide a direction to design or search for new radiation-resistant ceramics. The ceramics studied here belong to derivatives of cubic fluorite structure, which are high radiation-resistant materials, such as nuclear fuel UO2 used in the nuclear reactor, and they are recognized as one of the most important nuclear waste immobilization ceramics. We also expect the ceramics studied here can be applied in advance fission reactors, in future fusion reactors or as actinide ceramics fuel forms. But all above applications need the ceramics serve at high temperature, high radiation dose, it is important to examine the radiation behavior of these materials at high temperature. We will expose the ion irradiation at high temperature in these ceramics, and then characterize implanted samples by GIXRD (Grazing Incidence X-Ray Diffraction) and TEM (Transmission Electron Microscopy), meanwhile we should perform computer simulation of damage evolution in ceramics and compare them with the experiment results to promote our understanding of high temperature radiation damage in these materials at the atomic scale.

英文关键词: radiation damage;nuclear waste;ceramics;swelling;amorphization

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