Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2" -> 55

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 — Саров, 2003. — 212 c.
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentalnieproblemit22003.djvu
Предыдущая << 1 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 159 >> Следующая


Локальное распределение галлия, т. е. конкретное расположение галлия в пределах решетки плутония, несомненно, влияет на очень хрупкую устойчивость 6-фазы, а также на характер ее перехода в низкотемпературную моноклинную фазу. Однако нам неизвестно, где находится галлий в гцк решетке, неизвестно и то, как он перемещается в решетке при старении материала или при воздействии на него других внешних факторов. Кроме того, нам неизвестно, куда переходит галлий, когда гцк решетка превращается в моноклинную, и как он потом мигрирует.

Поскольку рентгеновская дифракция дает картину усредненной структуры когерентных частей кристаллических материалов, то она является основным средством при исследовании твердых тел на основе плутония. Ho отклонение атомов от положения в идеальной решетке находится на уровне фона диффузного рассеяния, и это трудно анализировать количественно. Поэтому традиционный рентгеноструктурный анализ в лабораторных условиях не может дать подробной картины локальной структуры. Однако при использовании рентгеновского излучения от синхротронных источников можно исследовать локальную структуру в окрестности атомов с помощью спектроскопии тонкой структуры рентгеновского поглощения (ТСРП).

При использовании ТСРП образец просвечивается рентгеновским излучением, настроенным на измерение спектра поглощения образца, с энергией, меняющейся от энергии электронной

оболочки остова рассматриваемого элемента и примерно до энергии, большей на 1000 эВ. Электрон остова в атоме-мишени может поглощать энергию рентгеновского излучения и высвобождаться, но вероятность этого зависит от нескольких факторов, включая положение, вид и число ближайших атомов, а также энергию падающего рентгеновского излучения. Следовательно, спектр рентгеновского поглощения содержит зашифрованную информацию о локальном окружении, и точное измерение спектра позволяет получить расстояния между поглотителем и его ближайшими соседними атомами. Настраивая энергию рентгеновского излучения, можно получить такую информацию для любого элемента образца.

В спектроскопии ТСРП нет трудностей, связанных с анализом диффузной компоненты рассеяния рентгеновского излучения, как в рентгеноструктурном анализе, и она удобна для характеристики локальных искажений расположения ато-

358

Los Alamos Science Number 26 2000
ТСРП плутония

Галлий (масс. %)

Галлий (ат. %)

Рис. 1. Сплавы плутония с галлием

(а) Легирование металлического плутония небольшм количеством галлия (от 2 до 9 ат. %) стабилизирует гцк 5-фазу при комнатной температуре, (б) Эти элементы изменяют параметр гцк решетки. Размер атома галлия меньше, чем плутония, и параметр решетки с увеличением содержания галлия уменьшается. Зависимость отклоняется от закона Вегарда, который предполагает, что растворенные атомы идеальным образом замещают атомы в металлической решетке. Добавка алюминия также уменьшает параметр решетки гцк 5-фазы, а америций и церий ее увеличивают

мов в твердых телах. Эта информация дополняет данные, получаемые в результате рентгеноструктурного анализа. ТСРП можно использовать и для исследования молекулярных частиц жидкостей или аморфных твердых тел, таких как стекло.

В течение последних восьми лет мы занимались работами в рамках большой международной программы в Стэнфорд-ской лаборатории синхротронного излучения (СЛСИ) по применению ТСРП в исследованиях по химии актиноидов и материаловедению. Все эксперименты проводились с использованием синхротронного излучения кольца SPEAR в Стэнфордской лаборатории. Некоторые наши результаты представлены в других статьях, вошедших в настоящий том, в том числе в статье “Методика ТСРП для исследования локальной структуры” на с. 424.

Доказательство наличия локальной структуры в 5-фазных сплавах плутония

Общепринятая фазовая диаграмма Pu-Ga показывает, что гцк 6-фазу можно сохранить при комнатной темпе-

ратуре легированием 2-9 ат. % галлия, как показано на рис. 1(a). В действительности, если обеспечить микроскопически однородное распределение галлия в сплаве, 6-фаза может быть сохранена при минимум 1 ат. % галлия и до максимум 10 ат. % галлия (см. статью “Плутоний и его сплавы” на с. 292). Однако в работе Тимофеевой убедительно показано, что гцк фаза метаста-бильна даже при комнатной температуре и при всех концентрациях галлия. Лишь очень низкая скорость диффузии галлия в решетке плутония предотвращает распад 6-фазы с образованием а-Ри плюс Pu3Ga.

Классические рентгеновские исследования, проводимые в течение многих лет, показывают, что кристаллическая структура стабилизированной галлием 6-фазы представляет собой структуру только гцк решетки. На основании измерения плотности и рентгенографического определения параметра решетки был сделан вывод о том, что атомы галлия образуют “твердый раствор замещения” в плутонии, т. е. в гцк решетке атомы галлия замещают атомы плутония. Однако, как отмечалось ранее, не-

возможно определить, как меньшие по размерам атомы галлия внедряются в решетку плутония. Нам известно, что атомы галлия не образуют дальний порядок, поскольку не наблюдается отражений сверхрешеток (являющихся признаком дальнего порядка). Как показано на рис. 1(6), средний параметр решетки 6-фазного твердого раствора линейно уменьшается с увеличением концентрации галлия. Снижение больше, чем это предсказывается линейным правилом смесей, называемым законом Вегарда, а это свидетельствует о том, что 6-фаза не является идеальным твердым раствором.
Предыдущая << 1 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed