Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 221

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 .. 215 216 217 218 219 220 < 221 > 222 >> Следующая


Плутоний - материал, который наиболее трудно исследовать методом ПЭМ

Образцы для ПЭМ должны быть достаточно тонкими, чтобы электронный пучок мог пройти через них и прозондировать структуру. Для большинства веществ образцы в виде фольг толщиной в несколько тысяч ангстремов могут быть получены путем химического утончения или ионным распылением. Однако фольга из плутония должна быть тоньше, чем фольга из других металлов и сплавов, потому что плутоний имеет большой атомный номер. Кроме того, поскольку плутоний является радиоактивным веществом и представляет опасность, то образцы необходимо изготавливать в перчаточных боксах, а их загрузку проводить очень аккуратно, чтобы минимально загрязнять камеру электронного микроскопа и окружающую среду в процессе исследования.

Однако наиболее трудной проблемой при подготовке плутония для исследования методом ПЭМ является его чрезвычайно высокая химическая активность. Даже в очень сухом воздухе поверхность плутония немедленно окисляется, образуя двуокись плутония. Очевидно, чтобы успешно подготовить образцы металлического плутония для ПЭМ, надо свести к минимуму окисление поверхности. Образцы плутония были успешно подготовлены обычными методами электрополировки, хотя обычно изготовление тонкой фольги требует больших усилий. Мы изготавливали подходящую для исследований фольгу, быстро перенося подготовленные образцы в инертную среду, такую как жидкость или вакуум (Zocco, Rohr 1988), сводя таким образом к минимуму время контакта образцов с атмосферой.

Для исследования плутония мы использовали микроскоп JEOL 2000ЕХ. Ускоряющее напряжение 200000 В создает электронный пучок с высокой проникающей способностью, что позволяет исследовать плутониевые образцы. Кратко опишу результаты нескольких исследований методом ПЭМ, проведенных в Лос-Аламо-се. Наша работа была единственной в своем роде до недавнего времени, пока Адам Шварц и Марк Уолл не начали исследовать плутоний методом ПЭМ в Ливермор-ской национальной лаборатории имени Лоуренса (частное сообщение).

Los Alamos Science Number 26 2000
Просвечивающая электронная микроскопия сплавов плутония

Рис. 1. Прямое наблюдение мартенсита в сплаве Pu-Ga

(а) Полученное методом ПЭМ изображение показывает а'-пластины (темная фаза) внутри 6-фазы Pu с 3,4 ат. % галлия. Образец был охлажден до низкой температуры, чтобы прошло мартенситное превращение 5-фазы в моноклинную а'-фазу. Обратите внимание на различную кристаллографическую ориентировку мартенситных пластин, (б) При большем увеличении в отдельной пластине можно видеть границы двойников (перпендикулярны стрелке)

(Рисунок воспроизведен с разрешения Acta Metall. Mater.)

Прямые наблюдения мартенсита в сплаве Pu-Ga

ПЭМ стала незаменимым средством исследования механизмов фазовых превращений, особенно кристаллографического соотношения между исходной и новой фазами. Впервые Зокко и др. (1990) смогли подтвердить мартенситный характер превращения стабилизированных 6-фазных Pu-Ga сплавов в моноклинную а'-фазу (фазовые превращения плутония рассматриваются в статье “Плутоний и его сплавы” на с. 292). Пластины а'-мартенсита в зернах 6-фазы показаны на рис. 1(a). В процессе превращения изменение формы должно аккомодироваться новой и исходной фазами. Действительно, мы смогли продемонстрировать образование двойников в пластинах а'-мартенсита вдоль плоскостей (205), как показано на рис. 1(6), чтобы достичь этой аккомодации.

С помощью дифракции электронов в выбранной области мы смогли идентифицировать кристаллографические соотношения между а'- и 6-фазами. Плотноупако-ванные плоскости (111)5 почти параллельны наиболее плотноупакованным плоскостям (020)а в а'-фазе. Оказалось, что габитусная плоскость почти соответствует плоскости (132)а. Эти результаты согласуются с предположениями, основанными на кристаллографической теории образования мартенситов (Adler et al. 1986). Как отметил Хеккер, чтобы решить некоторые из оставшихся вопросов, связанных с фазовыми превращениями в плутониевых сплавах, необходимо, чтобы ПЭМ стала стандартным методом исследования этих превращений.

Гелиевые пузырьки в плутонии

Необходимость продления срока жизни центральных частей из плутония и проблема долговременного хранения избыточного плутония вновь привлекли внимание к повреждению плутония и его сплавов вследствие самооблучения. Одна из наиболее интригующих загадок, касающихся старения плутония, - что происходит с гелием, который внедряется в решетку плутония в результате радиоактивного а-распада ежегодно в количестве 40 ppm. Конкретно, будут ли в процессе долговременного хранения плутония формироваться гелиевые пузырьки или гелий будет способствовать распуханию за счет пустот по мере старения плутония? (см. статью “Радиационные эффекты в плутонии” на с. 276).

Предполагается, что гелий не очень подвижен при комнатной температуре. Чтобы заставить его двигаться, был проведен отжиг при 400 °С в течение одного часа сплава Pu с Ga после 21-летнего хранения. В этих условиях гелий действительно движется и образует пузырьки, как впервые показали Pop и др. в JIoc-Ала-мосе (1984). Позже было показано, что очень мелкие пузырьки образуются внутри
Предыдущая << 1 .. 215 216 217 218 219 220 < 221 > 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed