多主元烧绿石重离子辐照效应与硬化机制研究

摘要

高放废物（H LW）的安全处置是核能可持续发展的关键挑战之一，烧绿石陶瓷因优异化学稳定性被视为锕系核素理想固化基材。然而，传统烧绿石在强辐照场下易发生非晶化，导致结构失效。本研究设计制备四种多主元钛酸盐烧绿石（#1-#4），通过31 MeV Kr离子辐照实验，结合XRD、拉曼光谱及维氏硬度测试，系统研究相结构对辐照非晶化与硬度的影响机制。结果表明：单相烧绿石抗辐照稳定性更高，在注量1.36×1014 cm-2下仍保留部分晶体衍射峰，双相材料则非晶化程度更严重且辐照硬化更显著。拉曼光谱表明，辐照加剧晶格畸变并诱导有序-无序转变（烧绿石相→萤石相）。本研究阐明相结构调控对抗辐照性能的关联机制，为抗辐照固化基材设计提供理论依据。