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硼硅酸盐玻璃电子和γ射线辐照效应等效性分析

2021-03-12卯江江王天天张晓阳孙梦利王铁山彭海波

现代应用物理 2021年4期
关键词:效应

卯江江,王天天,张晓阳,孙梦利,王铁山,彭海波

(兰州大学核科学与技术学院,兰州730000;特殊功能材料与结构设计教育部重点实验室,兰州730000)

随着中国核电装机容量不断增长,对核电产生的放射性废物的处理成为一个亟待解决的问题。放射性废物按照放射性活度或释放热量可分为中、低放废物和高放废物。目前,国际上处理高放废物的普遍方式是将高放废物固化到玻璃体中,置于地表下500~1 000 m的岩层中,防止高放废物进入生物圈[1]。用于固化放射性废物的玻璃称为玻璃固化体,常见的玻璃固化体有硼硅酸盐玻璃和铁磷酸盐玻璃[2]。

作为高放废物的第一层屏障,玻璃固化体在辐照条件下是否会发生核素迁移成为人们关心的问题。为在实验室中模拟玻璃固化体在地质处置中的辐照效应,人们采用离子辐照、短寿命α放射性核素掺杂和电子辐照来加速实验[3-5]。Weber等、Peuget等、Boizot等和孙梦利等从不同角度证实辐照后玻璃的宏观和微观结构会发生改变[4, 6-11]。姜耀中等[12]使用γ辐照基础配方玻璃,辐照后玻璃的浸出性能和颜色发生了变化。然而,对于不同的辐照方式,辐照效应是否相同,该如何模拟衰变产生的辐照效应仍然值得讨论。

天然放射性材料的衰变分为α,β和γ衰变,分别出射α粒子、电子和γ射线,其中,α粒子与玻璃的相互作用过程可看成一个高能的氦离子和一个低能的反冲核同时与玻璃的相互作用过程。Peuget等指出α衰变引起的辐照效应与玻璃中的核能量沉积有关[13]。……

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