在电子能量损失下对Gd₂O₃-CeO₂的损伤研究:散装和纳米结构之间的比较

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 核工程 核工程是指核工程.
• 辐射伤害 辐射伤害

背景情况:

• 核反应堆需要耐辐射损伤的材料,以保持寿命和效率.
• (CeO₂) 是先进核燃料概念的候选惰性矩阵.
• 加多 (Gd) 是一种适合燃烧的毒素,因为它具有高中子吸收截面.

研究的目的:

• 为了合成和表征加多配合的 (Gd₂O₃-CeO₂) 纳米粉末.
• 为了研究颗粒大小对Gd化在能量离子辐射下的辐射损伤的影响.
• 评估Gd化的潜在应用在惰性矩阵燃料 (IMFs) 中的潜力.

主要方法:

• 在800°C和1300°C下合成和烧结Gd合的,以控制颗粒大小.
• 使用场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 和传输电子显微镜 (TEM) 进行表征.
• 用80-MeV的Ag离子 (电子能量损失模式) 辐射,然后用GIXRD和拉曼光谱进行分析.
• 用于缺陷分析和热尖峰模拟的X射线光电子光谱 (XPS).

主要成果:

• 较小的粒度样本 (在800°C烧结) 与较大的粒度样本 (在1300°C烧结) 相比,在辐射中引起的结构退化显著增加.
• 在任何样本中都没有观察到1 × 10¹⁴离子cm^{-2的流动性,由拉曼活性模式和XRD峰值的持久性证明.}
• XPS揭示了Ce⁴⁺到Ce³⁺的减少和空缺相关的缺陷集群作为主要缺陷.
• 热峰模拟表明,在较小的粒度样本中,过渡格子温度较高,持续时间更长.

结论:

• 在电子能量损耗模式下,Gd合的体表现出良好的辐射稳定性.
• 较小的颗粒大小更容易受到辐射损伤,但材料保持结构完整性.
• 这些发现支持了Gd化的潜力,作为惰性矩阵燃料的耐辐射材料.