ZrO2纳米晶的离子辐照效应研究

目前用于核燃料的UO2、PuO2等具有放射性，立方相ZrO2与UO2、PuO2同构，但无放射性，且具有优良的抗辐照性能，这使得它成为研究核反应堆极端辐照环境中氧化物辐照行为的理想材料。纳米晶中高的晶界密度可吸收辐照缺陷，这将在核能领域发挥明显的优势。但目前关于ZrO2纳米晶辐照效应的报道非常有限。本项目拟通过调整离子辐照参数，如离子辐照剂量、离子能量、辐照温度等，研究不同条件下的离子辐照对ZrO2纳米晶的影响，分析辐照过程中晶粒尺度变化的原因、辐照损伤的程度、离子辐照后立方相ZrO2是否发生相转变及其稳定存在的机制。研究清楚纳米晶中高浓度晶界与离子辐照引入缺陷的相互作用，寻找到提高ZrO2纳米晶抗辐照性能的途径。此外，还将深入分析SRIM预测结果与实测结果出现偏差的原因并提出合理的修正方案。本项目的研究将不仅丰富纳米晶离子辐照效应的理论内容，也为纳米晶材料在核能领域的应用提供新的思路。

纳米晶中高的晶界密度可吸收辐照缺陷，这将在核能领域发挥明显的优势。但目前关于ZrO2纳米晶辐照效应的报道非常有限。本课题按照计划顺利地完成了任务。研究了不同离子辐照条件对ZrO2纳米晶薄膜的影响，探讨了辐照过程中晶粒尺寸发生变化的原因、辐照损伤的程度、辐照诱导相变以及亚稳相稳定存在的机制等。研究清楚了纳米晶中高浓度晶界与辐照诱导缺陷的相互作用机理，并寻找到提高ZrO2纳米晶抗辐照的途径。分析了SRIM预测结果与实际结果出现偏差的原因并给出了合理的解释方案。本课题的研究大大丰富了纳米晶材料辐照效应的理论内容，也为核能领域用材料的设计提供了新的思路。.在研究ZrO2纳米晶薄膜辐照效应的同时，开展了相同结构的CeO2纳米晶薄膜的辐照效应研究。此外，还开展了中国低活化马氏体钢（CLAM）纳米晶的制备及辐照效应研究，并取得了一系列进展，为以后深入理解纳米晶的辐照效应奠定了很好的理论基础和实验支持。