《晶界對離子輻照下納米Gd2Zr2O7損傷行為的影響機制》是依託四川大學，由齊建起擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：晶界對離子輻照下納米Gd2Zr2O7損傷行為的影響機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：齊建起
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為材料中晶粒與晶粒的連線區域，晶界在輻照損傷行為中起著至關重要的作用，而目前晶粒減小(晶界面積增加)對抗輻照加固或減弱行為仍存在較大分歧。在對核廢物最佳地質處置方式的人造岩石(陶瓷)晶格固化研究中，Gd2Zr2O7由於對高放錒系元素或後處理後核廢物的高包容性、高耐輻照性能(＞100dpa下未發生非晶化)和高化學穩定性是最佳優選材料體系。目前研究重點主要集中於採用強離子加速輻照來探知入射離子造成材料內的各輻照損傷行為，從而對固化核素自發衰變所致固化體的輻照損傷和安全性評估，然而晶界對納米Gd2Zr2O7輻照損傷行為的影響還未開展相關研究。本項目基於前期採用SPS和UHPLT方法獲得的納米Gd2Zr2O7，擬採用He2+輻照，研究晶界對輻照致相變、輻照致缺陷的產生和聚集、輻照致腫脹等損傷行為的影響規律和機制。在此基礎上提出抗輻照加固晶界設計方案，為核廢物地質處置的安全性提供理論和技術基礎。
結題摘要
作為材料中晶粒與晶粒的連線區域，晶界在輻照損傷行為中起著至關重要的作用，而目前晶粒減小(晶界面積增加)對抗輻照加固或減弱行為仍存在較大分歧。在對核廢物最佳地質處置方式的人造岩石(陶瓷)晶格固化研究中，Gd2Zr2O7由於對高放錒系元素或後處理後核廢物的高包容性、高耐輻照性能(＞100dpa下未發生非晶化)和高化學穩定性是最佳優選材料體系。目前研究重點主要集中於採用強離子加速輻照來探知入射離子造成材料內的各輻照損傷行為，從而對固化核素自發衰變所致固化體的輻照損傷和安全性評估，然而晶界對納米Gd2Zr2O7輻照損傷行為的影響還未開展相關研究。本項目基於前期採用放電電漿燒結（SPS），超高壓燒結（UHPS）和兩步燒結方法獲得的納米Gd2Zr2O7，採用不同劑量He+輻照，研究了晶界對輻照致非晶化、輻照致缺陷的產生和聚集、輻照致腫脹等損傷行為的影響規律和機制。結果表明，輻照後非晶化百分比、晶內空位缺陷團簇尺寸和密度、晶格膨脹、材料表明腫脹均隨晶界面積的減小而增加，且提高晶界面積對各階段的He泡形成和演化具有明顯抑制作用。在此基礎上提出了將固化體晶粒納米化的微觀結構設計方案來提升固化體的抗輻照性能。根據該方案，我們最終開展了易實現工業套用的微波燒結並成功製備出Gd2Zr2O7納米陶瓷。該方法獲得的納米陶瓷不僅能夠滿足套用條件，而且方法簡單，成本低，具有很光明的套用前景。本項目研究為核廢物地質處置的安全性提供了學術和技術支持。
