Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 180

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 — Саров, 2003. — 304 c.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentproblemi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 174 175 176 177 178 179 < 180 > 181 182 183 184 185 186 .. 222 >> Следующая


Флэте в сентябре 1963 года, я попытался выяснить, нельзя ли аналогичную работу провести и на плутонии.

В то же самое время Роланд Фишер, который также работал в Роки Флэте, пытался вырастить монокристалл а-фазы плутония при кристаллизации из жидкого металла, находящегося при постоянном высоком давлении. He желая дублировать эту работу, я сосредоточил свое внимание на выращивании монокристаллов стабилизированной галлием 6-фазы.

В те дни эксперименты по исследованию плутония были довольно незамысловатыми по сравнению с теперешним временем. Мы устанавливали печи в небольших перчаточных боксах и помещали материал в ампулы в открытом вытяжном шкафу. Мой лаборант1 Джим Паркер ловко управлялся с мелкими предметами, пользуясь стандартными перчатками со свинцовым покрытием толщиной 0,76 мм, и выполнял все тонкие операции без инцидентов. Больше всего мы опасались, как

бы не разбились отпаянные под вакуумом стеклянные ампулы с плутонием и не “загрязнили” оборудование, поэтому оснащали его защитными слоями - на всякий случай. Когда примерно через 10 лет эксплуатации печи были демонтированы, они оставались “чистыми”.

У меня был опыт выращивания кристаллов из расплава, и я считал, что сначала стоит попробовать эту методику. Если при затвердевании сформируется большой кристалл 8-фазы, то в результате медленного направленного превращения в 6-фазу крупные зерна могут сохраниться. Хотя я и ожидал, что такой подход сопряжен с трудностями, я недооценил все проблемы, возникающие при твердофазном превращении є- в 6-фазу. Была сооружена довольно простая многозонная печь, состоявшая из ряда сек-

1 Большая часть работ в Роки Флэте выполнялась без ионизирующих излучений. Лаборантами называли вспомогательный персонал, участвовавший в проведении научно-исследовательских работ и выполнявший большую часть ручных работ с плутонием и нашим экспериментальным оборудованием.

Number 26 2000 Los Alamos Science

235
Сага о монокристалле

Рис. 1. Схема многозонной печи

Мы использовали многозонные печи, чтобы расплавить и затем провести рекристаллизацию 5-фазы плутония, стабилизированной галлием. Печи были изготовлены из стальных цилиндрических блоков. Нихромовая проволока, используемая для нагревателя, намотана на трубку Vycor™, которая проходит через середину блоков. Обмотки на цоколях создавали плавный, но большой градиент температуры в зонах фазовых переходов, как это видно из профиля температуры справа. Образец плутония помещали в конус из Vycor™ и медленно опускали внутри трубки. Плутоний плавился, затвердевал в г-фазе и затем превращался в 5-фазу. Чтобы внутренняя капсула не разбилась в случае обрыва проволоки, на которой она подвешивалась, использовалась подушка из стекловаты

4 3

ций, при этом в каждой последующей печи-секции температура нагрева была ниже, чем в предыдущей. Стабилизированная галлием (1 мае. % галлия) 6-фаза плутония помещалась в капсулу Vycor™ с конической формой дна. Затем в печи капсулу опускали конусом вниз с помощью примитивной системы с часовым механизмом, как это показано на рис. 1. Скорость погружения обычно составляла от 0,76 до 3,3 мм/ч.

Металл расплавлялся в верхней части печи и по мере прохождения ее средней части превращался в 8-фазу. Затвердевание сначала проходило в конусной части капсулы, и в этом малом объеме могло вырасти лишь несколько зерен. Мы надеялись, что одно из этих зерен будет расти дальше за счет других по мере затвердевания оставшегося расплава и превращения в 8-фазу. Ожидалось, что по мере перехода капсулы в нижнюю секцию печи зерно є-фазы будет плавно превращаться в одно или несколько больших зерен 6-фазы.

Мы отрабатывали методику с затвердеванием в течение многих лет и вырастили много крупных зерен с максимальными размерами 3-4 мм, но в конечном счете не смогли использовать эти зерна для проведения измерений. Лауэграм-

мы обратного отражения, которые дают подробную информацию о кристаллографическом качестве зерен, показали, что большинство крупных зерен имеют полигональную структуру, то есть состоят из нескольких субзерен, немного повернутых по отношению друг к другу. Такие зерна не подходили для качественных измерений физических свойств. Более того, зерно длиной 4 мм, глубоко расположенное в плутониевом стержне, просто невозможно было использовать. Для проведения измерений необходимо отдельное зерно, HO обычно от одной трети до половины объема образца уходило на изготовление металлографического шлифа (это полировка и последующее травление поверхности образца для изучения под микроскопом структуры зерна). К моменту извлечения от зерна мало что оставалось, и использовать его для измерения физических свойств было почти невозможно.

Мы никак не могли понять, почему методика с затвердеванием не приводит к успеху. Одной из причин могло быть внутреннее состояние, обусловленное дендритной ликвацией, или сегрегацией галлия в пределах зерна. При затвердевании расплава состав образующегося твердого вещества меняется в зависи-

мости от того, как перераспределяется легирующий элемент между жидким и твердым состояниями. В случае сплава плутония с галлием первые зерна є-фазы, которые затвердевают из сплава плутония с номинальным содержанием галлия 1,0 мае. %, имеют в своем составе -1,5 мае. % галлия. По мере понижения температуры зерно обрастает новым слоем материала, процент галлия в котором при затвердевании будет меньше.
Предыдущая << 1 .. 174 175 176 177 178 179 < 180 > 181 182 183 184 185 186 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed