Примесные "горячие" атомы в облученных металлах с различной ядерной предысторией

• Автор: Алексеев, Игорь Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 232 с. : ил.

1.1. Принципы выбора объектов исследования

1.2. Техника приготовление ядерных мишеней и проведение облучений

1.3. Экспериментальные методы изучения продуктов ядерных реакций и исследования облученных мишеней
1.4. Общий подход к разработке диффузионнотермических технологий выделения радионуклидов
Глава 2. Современные представления о радиационностимулированном дефектообразовании в твердых телах. Влияние облучения на фазовые структурные превращения и диффузионные процессы в металлах

2.1. Структурные дефекты

2 2. Механизмы взаимодействия ионизирующего излучения с твердым телом

2 2.1 Дефектообразование под действием быстрых ионов

2.2.2. Нейтронностимулированное дефектообразование

2.2.3. Дефектообразование при бетараспаде

2.2.4. Дефектообразование под воздействием гаммаизлучения, сопровождающего радиоактивный распад продуктов ядерных реакций, наведенных облучением
2.2.5. Дефектообразование в иодпороговой области энергий электро1шый захват, конвертированный изомерный переход
2.2.6. Вторичные радиационные дефекты
2.3. Стадии отжига радиационных дефектов
2.4. Влияние облучения на фазовые структурные превращения в металлах
2.5. Влияние облучения на диффузионные процессы
Глава 3. Формы стабилизации примесных горячих атомов в металлах после облучения, при отжиге радиационных нарушении, при полиморфных превращениях
3.1. Система Мп г7Со
3.2. Система Ре Со
3.3. Система Со
3.4. Система С1п,8п
3.5. Система Бп ,т зТеЬ
Выводы к главе 3
Глава 4. Выявление общих закономерностей физикохимического поведения примесных горячих атомов в процессах отжига радиационных нарушений
4.1. Примесные атомы Со в металлическом марганце
4.2. Примесные атомы Мп иСо в металлическом железе
4.3. Примесные атомы Со в металлическом никеле
4.4. Примесные атомы 1п и Бп в металлическом кадмии
4.4.1. Специфические особешюсти физикохимического поведения
а примесных горячих атомов 1п с различной ядерной предысторией
б примесных горячих атомов 1п и 8п
4.4.2. Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных горячих атомов 1п
4.5. Примесшле атомы ва в металлическом цинке
Выводы к главе 4
Глава 5. Влияние структурных превращений па диффузионную подвижность и физикохимическое поведение примесных атомов
5.1. Специфика поведения примесных горячих атомов 3т1п при структурных превращениях в металлическом олове
5.2. Специфика поведения пртгмесных горячих атомов тТс и 1Х8Яс
при полиморфных превращениях в металлических молибдене и вольфраме
5.2.1. Система Мо9тТс
5.2.2. Система 8
5.3. Особенности поведения примесных горячих атомов при пластической деформации облученных металлов
5.3.1. Система 3I
5.3.2. Система 5
5.3.3. Система I, I
Выводы к главе 5
Глава 6. Исследования последствий радиационных воздействий, отжига радиационных нарушений, структурной перестройки облученных металлов методами РФА и ЯГР спектроскопии
6.1. Рентгенографические исследования
6.1.1. Влияние пластической деформации и последующего термического отжига
6.1.2. Влияние облучения
6.2. Мессбауэровские исследования
6.2.1. Влияние ядерной предыстории на фазовый состав облученного металлического железа
6.2.2. Влияние пластической деформации и термического отжига на фазовый состав металлического олова.
Выводы к главе 6
Глава 7. Разработка и апробация диффузионнотермических методов выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней
7.1. Специфика радиоизотопного производства
7.2. Традиционные методы извлечения радионуклидов из жидкой фазы
7.2.1. Сокристаллизация и адсорбция
7.2.2. Экстракция и хроматография на ионообменных органических
материалах
7.3. Выделение радионуклидов путем межфазного обмена в системе амальгамараствор
7.4. Высокотемпературное выделение радионуклидов с использованием газовой термохроматографии
7.4.1. Метод высокотемпературного сублимационного выделения целевых радионуклидов
7.4.2. Разделение возогнанных в водороде шш кислороде облученных материалов с использованием термохроматографии и сслекпшных химических фильтров
7.5. Диффузионнотермические методы выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней
7.5.1. Термический метод выделения 8с из облученных титановых металлических мишеней
7.5.2. Термический метод очистки от Мп препаратов Ре, используемых для приготовления источников для РФА
7.5.3. Термический метод выделения радионуклидов цинка из медных циклотронных мишеней
7.5.4. Альтернативная возможность получения радионуклида 0е без носителя
7.5.5. Возможность отделения тТс от Мо при полиморфном превращении в металлическом молибдене
7.5.6. Радионуклидный генератор 3т1п
7.5.7. Получение препаратов 3т5п без носителей
7.5.8. Возможность получения препаратов 9п8п без носителя методом вакуумной дистилляционной сепарации
7.5.9. Радионуклидный генератор е
7.5 Возможность разделения ТЬКаАс
7.6. Пути промышленного внедрения диффузионнотермических методов выделения радионуклидов Выводы к главе
9 1
Общие выводы
Литература


В ходе многочисленных исследований было показано, что радиационное воздействие вызывая глубокие, порой необратимые, структурные изменения определяет физикохимические свойства облученных твердых тел электропроводность, теплопроводность, механическую прочность, реакциоштую способность, оказывает существенное влияние на фазовые превращения, процессы диффузии, протекающие в радиоактивных материалах см. Традиционная интерпретация последствий радиационных воздействий в облученных металлах см. Френкеля, тепловые клинья, клинья смещения, зоны аморфизации и пр. При этом совершенно иной тип дефектов, связанный с примесными атомами ядерного происхождения примесными горячими атомами, несмотря на возможные масштабы такого рода нарушений в условиях длительных радиациошгых воздействий и малых времен жизни трансмутационных радионуклидов, попрежнему остается яне поля зрения большинства научных коллективов. В силу целого ряда причин1 выполненные к настоящему времени исследования в основном посвященные поведенто летучих продуктов деления в облученных материалах носят фрагментарный характер и не позволяют представить картину примесных радиационных повреждений в зависимости от той или иной ядерной предыстории. Помимо решения упомянутых выше фундаментальных проблем радиохимии твердого тела2, интерес к затронутой в работе тематике в значительной степени продиктован и соображениями праклпеского свойства. В современных технологиях переработки продуктов деления и промышленного производства коммерческих радионуклидов различного целевого назначения все большее распространение приобретают альтернативные методы выделения, исключающие этап растворения облученных твердотельных мишеней и последующие, нетривиальные в химическом отношении, стадии выделения целевых продуктов из жидкой фазы см. Эти методы позволяют свести к минимуму трудоемкость переработки радиоактивного сырья, повысить экологическую безопасность радиохимического производства, обеспечить практически полный возврат в следующий технологический цикл стартового изотопного материала. И здесь при разработке сухих технологий выделения радионуклидов понимание закономерностей физикохимического поведения ультрамалых количеств примесей в облученных материалах и, прежде всего, металлах, которые в силу высоких радиационной устойчивости теплопроводности в подавляющем большинстве случаев используются в качестве циклотронных или реакторных мишеней имеет первостепенное значение. По определению академика В. И Спицына область знания, исследующая физикохимические свойства радиоактивных твердых тел. Таким образом, основные цели настоящей работы заключались 1 в определении форм стабилизации примесных горячих атомов в облученных металлах 2 в выявлении общих закономерностей влияния ядерной предыстории тип и энергия бомбардирующих частиц, флюенс, интенсивность пучков бомбардирующих частиц, наведщгная удельная активность на диффузионную подвижность и специфику физикохимического поведения этих атомов в процессах отжига радиационных нарушений, при сгруктурных превращениях 3 в разработке новых, учитывающих особенности поведения ультрамалых 8 ат. Глава 1. Общая методология проведения экспериментов
1. Для выявления общих закономерностей влияния ядерной предыстории на формы стабилизации примесных горячих атомов, диффузионную подвижность и специфику физикохимического поведения радиоактивных микропримесей в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях было проведено комплексное экспериментальное исследование облученных металлов Мл, Ре, , 7л1, Мо, Сс1, вп, V см. Мп, Со, б7Оа, пТс, 1. Шт1п. Ие, образовавшиеся под воздействием заряженных частиц, нейтронов или вследствие радиоактивного распада схемы распада радионуклидов приведены на рис. Таблица 1. Ре ОЦК К Магнитное превращение точка Кюри, К ОЦКГЦК ау, К Мп Рес, а, Реп, р Со Ре а. Г ексагошльная 2. Гексагональная 4. О
д. У
IСЪ
6. Рис. Схема распада Мп
Рис. Рис. Схема распада Са
1. Л 5ТАВ
. Н
0д. Г
2,
2 1 5м. ЗУП. I X
0. I
1. Иг . Щ 1 . Л
2. V
I
2. Рис. Схемы распада Мо и тТс радиоактивная пара Мос
4
0. Рис. Схема распада i
. V 0
0. I

I
0. Рис. Рис. Схема распада 4т1п
8. И1 кУ4 0 1одП
. Рис. Схемы распада С1 и п5т1п радиоактивная пара ,1С1пмп1п
7 5г 6
Рис. Х7 . I 0
. Рис.