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Engineering

सिंथेटिक परमाणु पिघल कांच के उत्पादन

Published: January 4, 2016 doi: 10.3791/53473
Automatic Translation
1, 2,3, 2,3, 2, 2, 2,3,4
1Department of Physics and Nuclear Engineering, United States Military Academy, 2Department of Nuclear Engineering, University of Tennessee, 3Radiochemistry Center of Excellence (RCoE), University of Tennessee, 4Institute for Nuclear Security, University of Tennessee

Protocol

सावधानी: यहाँ उल्लिखित प्रक्रिया रेडियोधर्मी सामग्री का उपयोग भी शामिल है (उदाहरण के लिए, यूरेनियम नाइट्रेट hexahydrate) और कई संक्षारक पदार्थ। उचित सुरक्षात्मक कपड़े और उपकरण नमूना तैयार करने के दौरान (एक प्रयोगशाला कोट, दस्ताने, आंखों की सुरक्षा के लिए, और एक धूआं हुड सहित) का इस्तेमाल किया जाना चाहिए। इसके अलावा, इस काम के लिए इस्तेमाल प्रयोगशाला क्षेत्रों रेडियोधर्मी संदूषण के लिए नियमित रूप से निगरानी की जानी चाहिए।

नोट:। जरूरत रासायनिक यौगिकों 1 टेबल में सूचीबद्ध हैं इस निर्माण trinitite के लिए पहले से परीक्षण करके compositional डेटा की रिपोर्ट विकसित किया गया था निर्धारित किया गया है यहां बताया 10 बड़े पैमाने पर अंशों कई अलग अलग trinitite नमूने के लिए बड़े पैमाने पर अंशों के औसत से 10 "लापता" जन।। (अंशों एकता के लिए राशि नहीं करने के लिए) ईंधन, छेड़छाड़, और अन्य घटकों को जोड़ते समय कुछ लचीलेपन के लिए अनुमति देने के लिए मौजूद है। कई trinitite नमूनों की हमारी स्वतंत्र विश्लेषण क्वार्ट्ज केवल खनिज चरण पता चलता है किtrinitite में जीवित। 5 इसलिए, क्वार्ट्ज हमारे स्टैंडर्ड Trinitite निरूपण (एसटीएफ) में शामिल केवल खनिज है। अन्य खनिजों के अवशेष अनाज trinitite की रिपोर्ट में किया गया है, 11 इन अपवाद है, बल्कि शासन से हो जाते हैं। सामान्य तौर पर, क्वार्ट्ज पिघल गिलास में पाया केवल खनिज है। 10,12 इसके अलावा, रेत क्वार्ट्ज शहरी परमाणु पिघल कांच के गठन में महत्वपूर्ण होगा जो डामर और कंक्रीट का एक आम घटक है।

"> FeO 9px; "> 5.05x10 -4
औसतन Trinitite डेटा स्टैंडर्ड Trinitite निरूपण (एसटीएफ)
यौगिक सामूहिक अंश यौगिक सामूहिक अंश
2 Sio 6.42x10 -1 2 Sio 6.42x10 -1
अल 2 3 हे 1.43x10 -1 अल 2 3 हे 1.43x10 -1
काओ 9.64x10 -2 काओ 9.64x10 -2
FeO 1.97x10 -2 1.97x10 -2
एम जी ओ 1.15x10 -2 एम जी ओ 1.15x10 -2
ना 2 हे 1.25x10 -2 ना 2 हे 1.25x10 -2
कश्मीर 2 हे 5.13x10 -2 कोह 6.12x10 -2
MnO 5.05x10 -4 MnO
2 Tio 4.27x10 -3 2 Tio 4.27x10 -3
कुल 9.81x10 -1 कुल 9.91x10 -1

रासायनिक यौगिकों की तालिका 1। सूची।

एसटीएफ के 1. तैयारी

नोट: जरूरी उपकरण एक Microbalance, धातु spatulas, एक चीनी मिट्टी मोर्टार और मूसल, एक रासायनिक धूआं हुड, लेटेक्स दस्ताने, एक प्रयोगशाला कोट, और आंखों की सुरक्षा भी शामिल है।

  1. गैर रेडियोधर्मी घटकों का मिश्रण
    1. रेत क्वार्ट्ज के कम से कम 65 ग्राम (2 Sio), अल 2 ओ 3 की 15 ग्राम मोल </ उप> पाउडर, काओ पाउडर के 10 ग्राम, FeO पाउडर के 2 जी, एम जी ओ पाउडर के 2 जी, ना 2 हे पाउडर के 2 जी, KOH छर्रों की 7 ग्राम, MnO पाउडर की 1 ग्राम और 2 Tio पाउडर का 1 ग्राम ( 1 टेबल में सूचीबद्ध यौगिकों)।
    2. 1 टेबल में सूचीबद्ध के रूप में ठीक प्रत्येक यौगिक की बड़े पैमाने पर अंशों को मापने के लिए एक Microbalance और छोटा सा रंग का प्रयोग करें। सबसे अच्छा परिणाम एक समय में गैर रेडियोधर्मी अग्रदूत मैट्रिक्स की 100 ग्राम तैयार करते हैं।
    3. 2 Sio का 64.2 ग्राम, अल 2 ओ 3 की 14.2 ग्राम, काओ के 9.64 छ, 1.97 ग्राम युक्त एक समरूप पाउडर मिश्रण बनाने, यौगिकों मिश्रण को अच्छी तरह से (~ 10-20 माइक्रोन आकार कणिकाओं) घोटना और करने के लिए एक मोर्टार और मूसल का उपयोग करें FeO, एम जी ओ की 1.15 ग्राम, ना 2 ओ की 1.25 ग्राम की KOH के 6.12 छ, MnO की .0505 जी, और 2 Tio की .427 छ।
    4. अगले कदम के लिए लिया जाता है कुछ ही देर पहले, एक गेंद मिक्सर का उपयोग कर, मिश्रण आंदोलन।
  2. यूरेनियम नाइट्रेट hexahydrate साथ एसटीएफ के मिश्रण (उह्ह)
    1. Acquउह्ह का गुस्सा कम से कम 1 जी।
    2. एक धूआं हुड के अंदर, 1-2 माइक्रोन कणिकाओं की एक ठीक पाउडर के रूप में करने (एक मोर्टार और मूसल का उपयोग) में कुछ उह्ह क्रिस्टल घोटना।
    3. गैर रेडियोधर्मी अग्रदूत मैट्रिक्स के प्रति ग्राम उह्ह के 33.75 माइक्रोग्राम जोड़ें (यह अनुपात 1 किलोटन की उपज के साथ एक सरल हथियार का अनुकरण के लिए उपयुक्त है)। 13
    4. अच्छी तरह से एक मोर्टार और मूसल का उपयोग, उह्ह सहित पाउडर मिश्रण मिश्रण। शीघ्र ही पिघलने कदम से पहले अंतिम मिश्रण को पूरा करें।

1-ग्राम पिघल ग्लास नमूना 2. उत्पादन

नोट: जरूरी उपकरण 1,600 डिग्री सेल्सियस या अधिक है, उच्च शुद्धता ग्रेफाइट crucibles, लंबे स्टेनलेस स्टील क्रूसिबल चिमटे, गर्मी प्रतिरोधी दस्ताने, और आंखों की सुरक्षा में दर्जा एक HTF भी शामिल है। शुरू करने या भट्ठी से नमूने हटाने जब गर्मी प्रतिरोधी दस्ताने और आंखों की सुरक्षा पहना जाना चाहिए। वे भट्ठी से चमक को कम करने के रूप में रंगा हुआ सुरक्षा चश्मे (या धूप के चश्मे) उपयोगी होते हैं।

  1. एक गैर रेडियोधर्मी नमूना का उत्पादन
    1. शुद्ध रेत क्वार्ट्ज की ~ 100 ग्राम के साथ एक मोटी चीनी मिट्टी पकवान (जैसे कि एक मोर्टार के रूप में) भरें और नमूने पिघल जाएगा, जहां भट्ठी के स्थान के पास आरटी पर बनाए रखें।
    2. 1,500 डिग्री सेल्सियस तक HTF पहले से गरम।
    3. ध्यान से गैर रेडियोधर्मी पाउडर के मिश्रण के 1.00 छ मापने के लिए और एक उच्च शुद्धता ग्रेफाइट क्रूसिबल में पाउडर की जगह है।
    4. ध्यान से (इस्पात क्रूसिबल चिमटे की एक लंबी जोड़ी का उपयोग) गरम किया HTF में क्रूसिबल जगह है और 30 मिनट के लिए मिश्रण पिघला।
    5. (फिर चिमटे का उपयोग) नमूना निकालें और रेत से भरा मोर्टार में पिघला हुआ नमूना डालना।
    6. ग्लास मनका संभालने से पहले 1-2 मिनट के लिए शांत करने के लिए अनुमति दें।
    7. (यदि आवश्यक) अवशिष्ट रेत हटाने के लिए मनका पॉलिश।
  2. एक रेडियोधर्मी नमूना का उत्पादन
    1. दोहराएँ ऊपर 2.1.1 और 2.1.2 कदम।
    2. ध्यान से (उह्ह सहित) रेडियोधर्मी पाउडर के मिश्रण की 1.00 ग्राम मापने और powd जगह पार संक्रमण से बचने के लिए एक अलग रंग और Microbalance का उपयोग कर एक उच्च शुद्धता ग्रेफाइट क्रूसिबल में इंजी।
    3. ऊपर 2.1.6 - दोहराएँ 2.1.4 कदम।
    4. रेडियोधर्मी संदूषण के लिए जाँच करने के लिए (एक हाथ से आयोजित विकिरण डिटेक्टर और / या कड़ी चोट assays का उपयोग) भट्ठी के आसपास के क्षेत्र की निगरानी करें।

3. नमूना एक्टिवेशन

नोट: पालन करें कि समीकरणों हथियारों ग्रेड (समृद्ध) यूरेनियम धातु का उपयोग संभालने प्राप्त किए गए। उह्ह या यूरेनियम ऑक्साइड की मात्रा में मौलिक यूरेनियम का जन अंश और 235 यू संवर्धन के स्तर के हिसाब से बढ़ाया जा करने की आवश्यकता होगी।

  1. यूरेनियम Fue साथ एक पिघल ग्लास नमूना के एक्टिवेशन
    1. (एम यू यूरेनियम जन अंश का प्रतिनिधित्व करता है और वाई हथियार उपज का प्रतिनिधित्व करता है) 13 से नीचे समीकरण का उपयोग नमूने के लिए आवश्यक यूरेनियम धातु का सामूहिक अंश की गणना:
      473 / 53473eq1.jpg "/>
    2. वैकल्पिक: नीचे समीकरण का उपयोग छेड़छाड़ (जैसे, प्राकृतिक यूरेनियम, सीसा, टंगस्टन) का सामूहिक अंश की गणना: 13
      2 समीकरण
    3. एम एस ग्राम में नमूने के लिए बड़े पैमाने पर प्रतिनिधित्व करता है और एन एफ विकिरण के दौरान नमूने में उत्पादित विखंडन की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है, जहां निम्न समीकरण 13 का उपयोग कर नमूने में विखंडन के लक्ष्य की संख्या की गणना:
      3 समीकरण
    4. एम 235 235 यू जन अंश (संवर्धन स्तर) का प्रतिनिधित्व करता है और टी आईआरआर सेकंड में विकिरण समय है जहां 13 से नीचे समीकरण का उपयोग आवश्यक विकिरण समय की गणना:
      4 समीकरण
    5. के लिए नमूना चमकाना4.0 एक्स 10 14 एन / 2 सेमी / सेकंड की एक थर्मल न्यूट्रॉन प्रवाह पर आईआरआर सेकंड टी। उदाहरण के लिए, (35 के एक थर्मल गूंज के अनुपात के साथ) HFIR पर वायवीय ट्यूब 1 (पीटी-1) में एक 60 सेकंड के विकिरण के 870 उह्ह की माइक्रोग्राम (समकक्ष करने के लिए 410 माइक्रोग्राम से युक्त एक नमूने में लगभग 1.1 x 10 11 विखंडन का उत्पादन होगा प्राकृतिक यूरेनियम, या 235 यू के 3.0 माइक्रोग्राम)। यह एक 0.1 किलोटन उपज के साथ एक हथियार के द्वारा उत्पादित एक पिघल गिलास नमूना अनुकरण करने के लिए बनाया गया एक 0.433 ग्राम गिलास मनका के लिए पूरा किया गया है। यह नमूना अच्छी तरह से कुक एट अल द्वारा विश्लेषण किया गया है। 14
    6. रेडियोधर्मी नमूना के बाद विकिरण से निपटने के लिए लागू की सुरक्षा प्रोटोकॉल का पालन करें।
  2. प्लूटोनियम ईंधन के साथ एक पिघल ग्लास नमूना के एक्टिवेशन (योजना कारकों)
    1. पु प्रतिनिधि हूँ, जहां 13 से नीचे समीकरण का उपयोग नमूने के लिए आवश्यक प्लूटोनियम धातु का सामूहिक अंश की गणनाप्लूटोनियम जन अंश टीएस और वाई हथियार उपज का प्रतिनिधित्व करता है:
      5 समीकरण
    2. दोहराएँ कदम ऊपर 3.1.2 और 3.1.3।
    3. पिघल गिलास नमूने में विखंडन की वांछित संख्या प्राप्त करने के लिए आवश्यक विकिरण समय का निर्धारण करते हैं। इस बार रचना और ग्रेड प्लूटोनियम के रूप में अच्छी तरह के रूप में न्यूट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रम पर निर्भर करेगा।

नोट: आवश्यक हो जाएगा प्लूटोनियम और अतिरिक्त विश्लेषण के साथ काम करते हैं तो बहुत ख्याल रखा जाना चाहिए। इस लेखन के रूप में, केवल यूरेनियम सिंथेटिक पिघल गिलास नमूने केन्द्र शासित प्रदेशों में उत्पादन और HFIR पर किरणित में इस्तेमाल किया गया है।

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Representative Results

इस अध्ययन में उत्पादित गैर रेडियोधर्मी नमूनों trinitite की तुलना में और 1-3 भौतिक गुणों और आकृति विज्ञान वास्तव में इसी तरह के हैं कि दिखाने के आंकड़े गया है। एक स्थूल स्तर पर मनाया जाता है, जो रंग और बनावट में समानता से पता चलता है कि तस्वीरों प्रदान चित्रा। चित्रा 2 माइक्रोन के स्तर पर इसी तरह की सुविधाओं का पता चलता है जो स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) के माध्यमिक इलेक्ट्रॉन (एसई) छवियों से पता चलता है। SEM विश्लेषण एक SEM और SEM सॉफ्टवेयर का उपयोग किया गया था। कई voids trinitite और सिंथेटिक नमूने दोनों में मनाया जाता है। दोष और विविधता के रूप में अच्छी तरह से दोनों में समान हैं। 3 पाउडर एक्स-रे विवर्तन (पी-XRD) trinitite और सिंथेटिक नमूने के लिए स्पेक्ट्रा की तुलना प्रदान करता है चित्रा। पी-XRD विश्लेषण trinitite और एक 3 डी डिटेक्टर के साथ एक एक्स-रे diffractometer का उपयोग सिंथेटिक पिघल कांच के नमूने पर प्रदर्शन किया गया था। एक्स-रे स्रोत 40 मा और 45 केवी पर सेट एक घन एनोड था। एक भट्ठा1/4 ° 2θ की खिड़की झंझरी एक 1/8 ° 2θ विरोधी बिखराव विवर्तन के साथ इस्तेमाल किया गया था। सभी नमूनों को एक सिलिकॉन (001) कोई पृष्ठभूमि नमूना धारक का उपयोग मापा गया और 4 क्रांतियों / सेकंड में स्पिन करने के लिए निर्धारित किया गया। सभी स्पेक्ट्रा 100 डिग्री 2θ के लिए 10 डिग्री 2θ से हासिल किया गया। क्वार्ट्ज दोनों ही मामलों में केवल खनिज मौजूद है, और शिखर तीव्रता amorphousness 3 में से एक तुलनीय डिग्री, सुझाव समान हैं। इन परिणामों के trinitite 15,16,12,17 के पिछले अध्ययनों और परमाणु पिघल कांच के अन्य प्रकार के साथ संगत कर रहे हैं। 18,19

आकृति 1
Trinitite और सिंथेटिक परमाणु पिघल कांच की चित्रा 1. Macroscopic तुलना। एक trinitite नमूना के ऊपर की सतह दिखा (ए) फोटोग्राफ, एक सिंथेटिक परमाणु पिघल गिलास नमूना उत्पादन के ऊपर की सतह दिखा (बी) के फोटोग्राफ केन्द्र शासित प्रदेशों में एड, (सी) फोटोग्राफ एक trinitite नमूना की आंतरिक संरचना (क्रॉस अनुभागीय दृश्य) दिखा रहा है, एक सिंथेटिक परमाणु पिघल गिलास नमूना की आंतरिक संरचना दिखा (डी) तस्वीर। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
Trinitite और सिंथेटिक परमाणु पिघल कांच की चित्रा 2. सूक्ष्म तुलना। Trinitite (ऊपर चित्र) के microstructure और सिंथेटिक परमाणु पिघल गिलास (नीचे चित्र) का ब्यौरा दिखा SEM छवियों। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Trinitite और सिंथेटिक परमाणु पिघल कांच की चित्रा 3. क्रिस्टलीय आकृति विज्ञान। Trinitite (नीली रेखा) और सिंथेटिक परमाणु पिघल गिलास (लाल रेखा) के पी-XRD स्पेक्ट्रा। खड़ी, धराशायी हरे रंग की लाइनों आम तौर पर क्वार्ट्ज के साथ जुड़े चोटियों के स्थानों का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

कदम 1.2.2 और 1.2.3 के बारे में नोट: उह्ह की सही मात्रा परिदृश्य के आधार पर अलग अलग होंगे नकली जा रहा है। Giminaro एट अल। द्वारा विकसित की योजना बना फार्मूले के इस पत्र "नमूना सक्रियण" खंड में चर्चा के रूप में किसी नमूने 13 के लिए यूरेनियम की उचित बड़े पैमाने पर चयन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इसके अलावा, यूरेनियम ऑक्साइड (यू ओ 2 या यू 3 हे 8) यदि उपलब्ध हो, उह्ह के स्थान पर प्रयोग किया, और (उह्ह या यूरेनियम ऑक्साइड चाहे) पर विचार किया जाना चाहिए परिसर में 235 यू का सामूहिक अंश जा सकता है। यहाँ पर चर्चा प्रयोगों के लिए उह्ह अग्रदूत मैट्रिक्स के भीतर ही ढंग से मिलाया गया था। यह पिघलने की प्रक्रिया यूरेनियम और कांच के भीतर अन्य तत्वों के वितरण को प्रभावित करेगा कि अनुमान है। गुणात्मक, कांच विषम प्रतीत होता है। हालांकि, विखंडन ट्रैक मानचित्रण के बाद विकिरण पूरी तरह से कांच के भीतर यूरेनियम और विखंडन उत्पादों के वितरण का विश्लेषण करने के लिए आयोजित नहीं किया गया था। यह मैंएक भविष्य के अध्ययन के लिए SA संभावित विषय।

यह पिघलने की प्रक्रिया के जीवित रहने की उम्मीद केवल खनिज है क्योंकि क्वार्ट्ज अग्रदूत पाउडर मैट्रिक्स में शामिल केवल खनिज है। 3,10,12 पिघल नमूनों में शेष क्वार्ट्ज की मात्रा में पिघलने के तापमान और समय का अनुकूलन करने के लिए एक निगरानी के रूप में कार्य करता है भट्ठी 5। यह अन्य खनिजों अग्रदूत में शामिल कर रहे हैं जब एक नमूना शुरू में युक्त क्वार्ट्ज में amorphousness की उचित डिग्री पैदा करता है जो एक विधि एक इसी तरह अनाकार नमूना उत्पादन होगा कि माना जाता है।

इस अध्ययन में उत्पादित एक रेडियोधर्मी नमूना HFIR पर न्यूट्रॉन विकिरण से सक्रिय हो गया था। यूरेनियम ईंधन सामग्री और विकिरण बार अंतरराष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी के रूप में 20 अच्छी तरह से हथियार और उपज के बीच के रिश्ते के बारे में Glasstone और डोलन 21 से जल्दी गणना द्वारा रिपोर्ट यूरेनियम महत्वपूर्ण मात्रा के आधार पर गणना की जा सकतीएक परमाणु विस्फोट के द्वारा उत्पादित पिघल कांच की बड़े पैमाने पर। इन अवधारणाओं Giminaro एट अल। 13 के विश्लेषण में समेकित कर रहे हैं। एक सक्रिय नमूने के विश्लेषण कुक एट अल द्वारा आयोजित किया गया। 14

यहाँ रेखांकित उपन्यास विधि कृत्रिम "trinitite" नमूने का उत्पादन किया जा सकता है और फिर फोरेंसिक ब्याज (जैसे, शहरी परमाणु पिघल कांच) के अन्य परिदृश्यों के लिए बढ़ाया जा सकता है। सरोगेट परमाणु मलबे का उत्पादन करने के लिए पिछले प्रयासों कांच की रासायनिक और रेडियोधर्मी गुणों पर ध्यान केंद्रित किया है। यहां प्रस्तुत काम के 22 फोकस सटीक भौतिक, रसायन, और रूपात्मक सुविधाओं के साथ एक किराए का उत्पादन होता है। इस विधि को यह आरटी पर तेजी से ठंडा करने के बाद एक भट्ठी में तेजी हीटिंग का उपयोग करता है में है कि अद्वितीय है। पिघलने की प्रक्रिया के दौरान कोई रैंप अप या रैंप नीचे चरण और कोई मिश्रण है। परिणामस्वरूप दोष (जैसे, दरारें और रिक्तियों) और विषमताओं desira हैंble (trinitite के लिए एक करीबी मैच के रूप में)। इसके अलावा, यहां उल्लिखित प्रोटोकॉल (plasmas या पराबैंगनीकिरण 6 का उपयोग तरीकों की तुलना में) अपेक्षाकृत सरल है और अभी तक के परिणाम काफी सटीक और 3 प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं।

इस अध्ययन में इस्तेमाल HTF एक क्रमिक "नीचे रैंप" "को रैंप" और अवधि हीटिंग के दौरान कार्यरत है जब सबसे अच्छा प्रदर्शन करने के लिए बनाया गया है। हालांकि, इस पद्धति के लिए एक क्रमिक नीचे शांत चरण recrystallization के नमूने की अनाकार प्रकृति को नष्ट करने, हो सकता है के रूप में वांछनीय नहीं है। भट्ठी शिखर तापमान तक लाया और फिर हटा दिया है और भट्ठी के बाहर तेजी से ठंडा हो गया था के बाद इस कारण से इस अध्ययन में उत्पादित नमूने पेश किए गए। इस भट्ठी (निर्माता से सिफारिश नहीं है) शिखर तापमान पर था, जबकि भट्ठी दरवाजा दो बार खोला जा कि आवश्यकता है। यह प्रक्रिया हीटिंग तत्वों तनाव के लिए जाता है और प्रतिकूल उनकी लंबी उम्र प्रभावित कर सकता है। यह जोखिम हमारे purpo के लिए स्वीकार्य थासत्र। हालांकि, नमूना परिचय प्रक्रिया को ध्यान से विचार किया जाना चाहिए और संभावित इस्तेमाल किया विशेष उपकरण और वांछित अंत उत्पाद पर निर्भर करता है, संशोधित। इस विधि की अन्य सीमाओं निम्नलिखित पैराग्राफ में चर्चा कर रहे हैं।

ग्राफिक crucibles के उपयोग के कारण (ग्रेफाइट उच्च तापमान पर भाप के लिए की प्रवृत्ति के लिए) सिंथेटिक पिघल कांच के नमूने में कुछ कार्बन प्रदूषण को परिचय। इस प्रदूषण को चमकाने, पोस्ट-संश्लेषण द्वारा हटाया जा सकता है, या नमूने टूटा हुआ है और केवल "साफ" आधा विश्लेषण के लिए बनाए रखा जा सकता है। कार्बन प्रदूषण को आम तौर पर गिलास मनका के तल के पास स्थानीय है। खुली हवा में ग्रेफाइट crucibles का उपयोग करना भी एक बेकाबू (और इस प्रकार अज्ञात) में कमी / ऑक्सीकरण राज्य की ओर जाता है। आयरन की संभावना ऑक्सीकरण किया जाएगा और फे / सी मिश्र का उत्पादन किया जा सकता है। Crucibles के अन्य प्रकार प्लैटिनम और zirconium ऑक्साइड सहित परीक्षण किया गया है इस कारण से, तथापि, ग्रेफाइट सबसे अच्छा OPTIO बनी हुई हैएन संभावित कार्बन प्रदूषण और फे / सी युग्मन मुद्दों के बावजूद। सिलिका और प्लैटिनम संबंध प्लैटिनम crucibles अव्यावहारिक हैं। शमन की प्रक्रिया के दौरान zirconium ऑक्साइड दरारें। आगे के अध्ययन के लिए एक बेहतर विकल्प प्रकट हो सकता है, लेकिन इस लेखन ग्रेफाइट के रूप में सबसे अधिक किफायती और प्रयोगात्मक व्यावहारिक विकल्प है। वहाँ (आर्गन के साथ एक ट्यूब भट्ठी भरने जैसे,) भट्ठी के भीतर पर्यावरण को नियंत्रित करने के लिए विभिन्न तरीके हैं और इन भविष्य में पता लगाया जाना चाहिए। यहाँ पर चर्चा प्रयोगों के लिए भट्ठी के भीतर पर्यावरण चालाकी से नहीं किया गया था और अभी तक का उत्पादन कांच के नमूनों की प्रमुख विशेषताओं को अपने उद्देश्य के लिए उपयुक्त थे। यह एक परमाणु विस्फोट के दौरान ग्राउंड जीरो के पास मौजूदा वातावरण में अच्छी तरह से समझ नहीं है कि ध्यान दिया जाना चाहिए।

HFIR पर वायवीय ट्यूब सिस्टम में नमूने Irradiating किराए की कोख के रेडियोधर्मी गुण में कुछ त्रुटि का परिचय। इस त्रुटि की वजह से अलग diffe के लिए पैदा होती हैपरमाणु हथियार और रिएक्टर न्यूट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रा के बीच Rence। विखंडन उत्पाद स्पेक्ट्रम इस प्रकार (एक थर्मल न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम द्वारा उत्पादित) एक रिएक्टर के बजाय (एक तेजी से न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रम द्वारा उत्पादित) एक हथियार की विशेषता होगी। दोनों बगल में विकिरण द्वारा उत्पादित कर रहे हैं इसके अलावा, जब सक्रियण उत्पादों के विखंडन के अनुपात गलत हो जाएगा। अध्ययन बेहतर समझते हैं और संभवतः इस आशय प्रतिक्रिया करने के लिए चल रहे हैं। 23 आवश्यक हो सकता है अग्रदूत मैट्रिक्स के रसायन विज्ञान फेरबदल।

यहाँ उल्लिखित विधि रंग, बनावट, सरंध्रता, microstructure खनिज आकृति विज्ञान, compositional विविधता, और amorphousness की डिग्री के मामले में सही है, जो एक परमाणु पिघल गिलास किराए का उत्पादन होगा। 1) ध्यान से, विनिर्देशों के अनुसार एसटीएफ पाउडर तैयार 2) सुरक्षित रूप से और जल्दी से एक उच्च तापमान के लिए पाउडर गर्मी अच्छी तरह से ऊपर (: यहां प्रस्तुत सफलतापूर्वक परिणामों को दोहराने के लिए तीन महत्वपूर्ण कदम अनिवार्य रूप से कर रहे हैंपिघलने मैट्रिक्स के बिंदु), और 3) recrystallization से बचने के लिए तेजी से (बुझाना) शांत। यह समान प्रक्रियाओं समान नमूने का उत्पादन नहीं होगा, हालांकि, कि नोट के लिए महत्वपूर्ण है और यह एक ही (trinitite नमूने के रूप में अच्छी तरह से परिवर्तनशीलता का एक उच्च स्तर दिखा) असली परमाणु पिघल कांच के लिए सच है के रूप में पूरी तरह से स्वीकार्य है। 3

प्रोटोकॉल में सबसे महत्वपूर्ण कदम 2.1.6 के माध्यम से कदम 1.1.1 हैं। इन कदमों के बाद वांछित गुणों के साथ एक गैर रेडियोधर्मी नमूना के उत्पादन को बढ़ावा मिलेगा। एक रेडियोधर्मी नमूना अनिवार्य रूप से की वजह से रेडियोधर्मी सामग्री के साथ जुड़े खतरा करने के लिए अतिरिक्त सावधानी के साथ ही चरणों का पालन करके उत्पादन किया जा सकता है।

इस विधि शहरी परमाणु मलबे का उत्पादन करने के लिए भविष्य में इस्तेमाल किया 13 surrogates और आगे बढ़ाया जा सकता है किया जाएगा। संभावित भी नू के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण है जो रेडियोधर्मी कचरे के स्थिरीकरण के अध्ययन में इस विधि को रोजगार के लिए मौजूद हैस्पष्ट बिजली उद्योग।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
High Temperature Furnace (HTF) Carbolite HTF 18 1,800 °C HTF used to melt samples
High Temperature Drop Furnace CM Inc. 1706 BL 1,700 °C Drop Furnace used to melt samples
Graphite Crucibles SCP Science 040-060-041 27 ml high purity graphite crucibles (10 pack)
Crucible Tongs Grainger 5ZPV0 26 in., stainless steele tongs for handling crucibles
Heat Resistent Gloves Grainger 8814-09 Gloves used to protect hands from heat during sample intro/removal
Mortar & Pestle Fisherbrand S337631 300 ml, Ceramic mortar and pestle for powdering and mixing
Micro Balance Grainger 8NJG2 220 g Cap, high precision scale for measuring powder mass
Spatulas Fisherbrand 14374 Metal spatulas for measure small quantities of powder
SiO2 Sigma-Aldrich 274739-5KG Quartz Sand  CAS Number: 14808-60-7
Al2O3 Sigma-Aldrich 11028-1KG Aluminum Oxide Powder  CAS Number: 1344-28-1
CaO Sigma-Aldrich 12047-2.5KG Calcium Oxide Powder  CAS Number: 1305-78-8
FeO Sigma-Aldrich 400866-25G Iron Oxide Powder  CAS Number: 1345-25-1
MgO Sigma-Aldrich 342793-250G Magnesium Oxide Powder  CAS Number: 1309-48-4
Na2O Sigma-Aldrich 36712-25G Sodium Oxide Powder  CAS Number: 1313-59-3
KOH Sigma-Aldrich 278904-250G Potasium Hydroxide Pellets  CAS Number: 12030-88-5
MnO Sigma-Aldrich 377201-500G Manganese Oxide Powder  CAS Number: 1344-43-0
TiO2 Sigma-Aldrich 791326-5G Titanium Oxide Beads  CAS Number: 12188-41-9

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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