SiO2水玻璃微球辐射增强扩散研究.pdf

维普资讯 第 23卷 第 2期 原 子 核 物 理 评 论 Vo1．23，No．2 2006年 6月 NuclearPhysicsReview jun．，2006 文章编号：1007—4627(2006)02—0194—04 SiO2水玻璃微球辐射增强扩散研究 何小海 ，宋建明 ，唐永建 ，林理彬 ，李 波 (1四川大学物理科学与技术学院，四川 成都 610064； 2中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900) 摘 要：激光惯性约束聚变使用的玻璃微球经中子辐照后，产生辐射增强扩散效应，Ar在玻璃微 球中的扩散性能显著改善，获得了常规加热加压扩散方式无法得到的扩散效果。而带电离子辐照 玻璃微球后Ar的扩散性能却没有明显改善。研究了中子和其它带电粒子辐射增强扩散效应的差 异。 关 键 词：辐射增强扩散；玻璃微球；中子辐照；重离子辐照 中图分类号：TL99 文献标识码：A 1 引言 空位和填隙原子，使材料的物理 、化学性质发生改 变。辐射增强扩散效应是其中十分重要的物理现象 在激光惯性约束聚变实验研究工作…中，需要 之一。 在玻璃靶丸中掺人诊断气体 ·，Ar是比较重要的 本研究希望通过粒子辐照玻璃微球，利用辐射 诊断气体之一。然而，Ar原子尺寸较大，在玻璃材 增强扩散效应改善Ar在其中的扩散性能。我们选 料中的扩散性能很差，即使将玻璃材料制成的靶丸 择中子、质子和Cu离子辐照玻璃小球，研究它们 置于500oC，1．013×10Pa氩气环境中。Ar原子 产生的辐射增强扩散效应，寻找提高Ar在玻璃中 也很难扩散到壁厚仅2．5 m的玻璃靶丸之中。 扩散性能的新方法。 为将Ar充人玻璃靶丸中，人们探索了许多方 法，其中比较常用的是机械打孔方法H J，在玻璃 2 实验方法 微球壁上开一个微孔，充Ar后，利用粘胶剂或激光 烧蚀玻璃纤维将小孔封闭。这种方法破坏了靶丸的 2．1 中子辐照实验 对称性，同时，壁上微孔在充Ar后封堵困难、气体 实验在核反应堆上进行，中子辐照注量率及注 容易泄漏及微球表面有突起存在等缺点。需要寻找 量见表 1。玻璃微球放置在密封铝罐中，环境温度 新的途径和方法解决此问题。 原子在固体中通常有4种扩散 引方式：直接 为3O__40℃，辐照时间28h。中子源的平均能量 交换、问隙扩散、空位扩散、环形扩散等。Ar原子 低，仅为0．025eV，其中能量超过keV的中子才有 尺寸较大，问隙扩散很难发生，这是其扩散性能较 差的原因。空位扩散需要材料中有足够多的空位缺 表 1 反应堆中子辐照注量率及注量 陷，然而玻璃微球中靠热振动产生的空位型缺陷数 量很低，空位扩散也很难发生。 粒子辐照是一种非常有效的能产生大量空位型 缺陷的方法。高能粒子注入到靶材料[7叫叫中，将与 靶材料的组成原子发生碰撞，在其内部产生大量的 收稿 日期i2005—11—20；修改 日期：2006，01．12 } 基金项目：中国工程物理研究院科学技术基金面上资助项目 作者简介：何小海 (1967一)，男(汉族)，四川巴县人，副研 ，从事材料辐照改性及加速器开发研究；E-mail：hxhfzzx@Bina．c0m