硼硅酸鹽玻璃是固化高放廢物（High Level Waste,HLW）的候選材料之一。在深地質處置過程中,放射性核素的α、β衰變以及伴生的γ射線會導致硼硅酸鹽玻璃固化體微觀結構與宏觀機械性能發(fā)生變化,進而影響其固化性能。因此,研究其輻照效應對于實現(xiàn)高放廢物硼硅酸鹽玻璃固化具有重要意義。目前,實驗與理論研究主要集中在輻照導致玻璃網絡聚合度、能量帶隙和Urbach能量的變化,缺陷和氣泡的產生以及宏觀性能的改變等方面。然而,在輻照導致缺陷的形成機理、機械性能變化的微觀機理等方面需要進一步實驗和理論研究。在課題組前期研究的基礎上,針對輻照導致硼硅酸鹽玻璃缺陷形成及硬度與楊氏模量變化的微觀機制問題,本論文工作利用P、Kr、Xe離子與γ射線輻照硼硅酸鹽玻璃,結合多種分析測試手段:傅里葉紅外光譜儀（FT-IR）、X射線光電子能譜儀（XPS）、納米壓痕儀（Nano-indentation）、電子順磁共振波譜儀（EPR）、紫外可見吸收光譜儀（UV-VIS）,分析了輻照前后樣品微觀結構與宏觀性能的變化,討論了輻照導致玻璃硬度與楊氏模量變化以及缺陷形成的微觀機理。研究內容主要包括以下兩部分:1.離子和γ射線... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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中文摘要
Abstract
第一章 研究背景與意義
    1.1 放射性廢物的分類
    1.2 低中放廢物的處置
        1.2.1 氣態(tài)低中放廢物的處置
        1.2.2 液態(tài)低中放廢物的處置
        1.2.3 固態(tài)低中放廢物的處置
    1.3 高放廢物的處置
    1.4 固化體玻璃的類型
    1.5 硼硅酸鹽玻璃輻照效應的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 玻璃機械性能的變化
        1.5.2 玻璃微觀結構的變化
        1.5.3 玻璃缺陷、帶隙與Urbach能量的變化
        1.5.4 本工作的目的、意義及研究內容
第二章 玻璃結構理論
    2.1 玻璃基本結構
        2.1.1 晶子學說
        2.1.2 無規(guī)則網絡學說
    2.2 硼硅酸鹽玻璃結構
        2.2.1 單鍵強理論
        2.2.2 YBD模型理論
    2.3 玻璃中的缺陷
        2.3.1 玻璃中的缺陷類型與結構
        2.3.2 缺陷演化模型
    2.4 本章小結
第三章 輻照實驗與測試方法
    3.1 樣品信息
    3.2 玻璃輻照實驗
        3.2.1 Kr離子與Xe離子輻照實驗
        3.2.2 P離子輻照實驗
        3.2.3 γ輻照實驗
    3.3 樣品測試分析
        3.3.1 紫外可見吸收光譜測試方法
        3.3.2 電子順磁共振波譜儀
            3.3.2.1 電子順磁共振波譜儀原理
            3.3.2.2 電子順磁共振波譜儀器結構和信號
        3.3.3 納米壓痕測試的基本原理和方法
        3.3.4 X射線光電子能譜儀
        3.3.5 傅里葉紅外光譜儀
第四章 輻照導致硼硅酸鹽玻璃機械性能變化的研究
    4.1 輻照導致玻璃機械性能變化的研究
        4.1.1 離子輻照導致硬度與楊氏模量的變化
        4.1.2 γ 輻照導致硬度與楊氏模量的變化
    4.2 離子輻照導致玻璃網絡體的變化
        4.2.1 Xe離子輻照NBS2 玻璃傅立葉紅外光譜的變化
        4.2.2 Xe離子輻照NBS1與NBS2 玻璃XPS譜結果
    4.3 硬度與楊氏模量變化的機理
        4.3.1 能量沉積的關聯(lián)性
        4.3.2 離子種類的關聯(lián)性
        4.3.3 網絡體結構的關聯(lián)性
    4.4 本章小結
第五章 γ輻照導致硼硅酸鹽玻璃微觀結構的變化
    5.1 γ輻照硼硅酸鹽玻璃的缺陷生成
    5.2 γ 輻照硼硅酸鹽玻璃能量帶隙與Urbach能量的變化
        5.2.1 γ 輻照硼硅酸鹽玻璃的紫外可見吸收光譜
        5.2.2 能量帶隙的變化
        5.2.3 Urbach能量的變化
        5.2.4 .玻璃能量帶隙與Urbach能量的關系
    5.3 缺陷、能量帶隙與Urbach能量的變化機理
        5.3.1 缺陷的形成機理
        5.3.2 能量帶隙與Urbach能量的變化機理
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]高放廢物深地質處置及國內研究進展[J]. 郭永海,王駒,金遠新,楊天笑.  工程地質學報. 2000(01)

博士論文
[1]帶電粒子輻照硼硅酸鹽玻璃導致其微觀結構、表面形貌和機械性能變化的研究[D]. 張根發(fā).蘭州大學 2014
[2]離子與電子輻照對硼硅酸鹽玻璃機械性能的影響[D]. 楊坤杰.蘭州大學 2013
[3]離子、電子束輻照導致硼硅酸鹽玻璃微觀結構變化的研究[D]. 陳亮.蘭州大學 2013

碩士論文
[1]玻璃制備及其電子輻照效應的光學吸收譜研究[D]. 田豐.蘭州大學 2014



本文編號：3206998