Name: ייצור סינטטי גרעינית ממיסים זכוכית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-04T13:00:01.000+00:00
Duration: 4 min 36 s
Description: למד לייצר זכוכית גרעינית סינטטית לתקינה בזיהוי גרעיני באמצעות חול קוורץ ותנור בטמפרטורה גבוהה. השיטה מסייעת לחוקרים לשפר טכניקות אנליטיות ולהבין אתגרים בספקטרומטריית מסה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

חלקים ממחקר זה פורסמו בעבר בכתב העת לכימיה רדיואנליטית וגרעינית. 3,13 פטנט ממתין לשיטה זו.

זהירות: התהליך המתואר כאן כולל את השימוש בחומר רדיואקטיבי (למשל, אורניום חנקתי Hexahydrate) וכמה חומרים מאכלים. יש להשתמש בבגדי מגן מתאימים וציוד (כוללים חלוק מעבדה, כפפות, משקפים מגן, ומנדף) במהלך הכנת מדגם. בנוסף, אזורי מעבדה המשמשים לעבודה זו צריכים להיות במעקב באופן קבוע לזיהום רדיואקטיבי. הערה:. התרכובות הכימיות הדרושות מפורטות בטבלה 1 ניסוח זו פותח על ידי בחינה בעבר דיווח נתונים הלחנה לtrinitite 10 השברים ההמוניים דיווחו כאן נקבעו על ידי חישוב ממוצע השברים ההמוניים לכמה דגימות trinitite שונות 10 המסה &quot;החסרה&quot;.. (השברים לא לסכם לאחדות) קיים כדי לאפשר גמישות מסוימת בעת הוספת דלק, טמפר, ומרכיבים אחרים. הניתוח העצמאי שלנו של כמה דגימות trinitite מצביע על כך שקוורץ הוא שלב המינרלים רקלשרוד בtrinitite. 5 לכן, קוורץ הוא המינרל רק כלול בתקן Trinitite גיבוש שלנו (STF). למרות דגנים שריד של מינרלים אחרים דווחו בtrinitite, 11 אלה נוטים להיות יוצאים מן הכלל, ולא הכלל. באופן כללי, קוורץ הוא המינרל היחיד שנמצא בזכוכית להמיס. 10,12 כמו כן, חול קוורץ הוא מרכיב נפוץ של אספלט ובטון שיהיה חשוב בהיווצרות של זכוכית להמיס גרעינית עירונית. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr height="41"><td colspan="2" height="41" style="height:42px;width:317px;"> נתונים Trinitite ממוצע </td><td colspan="2" style="width:317px;"> סטנדרטי Trinitite גיבוש (STF) </td></tr><tr height="22"><td height="22" style="height:22px;width:159px;"> תִרכּוֹבֶת </td><td style="width:159px;"> בר המוני </td><td style="width:159px;"> תִרכּוֹבֶת </td><html><td style="width:159px;"> בר המוני </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> SiO 2 </td><td style="width:159px;"> 6.42x10 -1 </td><td style="width:159px;"> SiO 2 </td><td style="width:159px;"> 6.42x10 -1 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> אל 2 O 3 </td><td style="width:159px;"> 1.43x10 -1 </td><td style="width:159px;"> אל 2 O 3 </td><td style="width:159px;"> 1.43x10 -1 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> קאו </td><td style="width:159px;"> 9.64x10 -2 </td><td style="width:159px;"> קאו </td><td style="width:159px;"> 9.64x10 -2 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> FeO </td><td style="width:159px;"> 1.97x10 -2 </td><html> &quot;&gt; FeO </td><td style="width:159px;"> 1.97x10 -2 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> MgO </td><td style="width:159px;"> 1.15x10 -2 </td><td style="width:159px;"> MgO </td><td style="width:159px;"> 1.15x10 -2 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> Na 2 O </td><td style="width:159px;"> 1.25x10 -2 </td><td style="width:159px;"> Na 2 O </td><td style="width:159px;"> 1.25x10 -2 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> K 2 O </td><td style="width:159px;"> 5.13x10 -2 </td><td style="width:159px;"> KOH </td><td style="width:159px;"> 6.12x10 -2 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> MNO </td><td style="width:159px;"> 5.05x10 -4 </td><td style="width:159px;"> MNO </td>9px; &quot;&gt; 5.05x10 -4 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> Tio 2 </td><td style="width:159px;"> 4.27x10 -3 </td><td style="width:159px;"> Tio 2 </td><td style="width:159px;"> 4.27x10 -3 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> סה&quot;כ </td><td style="width:159px;"> 9.81x10 -1 </td><td style="width:159px;"> סה&quot;כ </td><td style="width:159px;"> 9.91x10 -1 </td></tr></tbody></table> טבלת 1. רשימה של תרכובות כימיות. 1. הכנת STF הערה: הציוד הדרוש כולל microbalance, מריות מתכת, מכתש ועלי קרמיקה, מנדף כימי, כפפות לטקס, חלוק מעבדה, והגנה על העין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערבוב של רכיבים שאינם רדיואקטיביים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש לפחות 65 גרם של חול קוורץ (SiO 2), 15 גרם של אל 2 O 3 &lt;/ Sub&gt; אבקה, 10 גרם של אבקת קאו, 2 גרם של אבקת FeO, 2 גרם של אבקת MgO, 2 גרם של Na 2 O אבקה, 7 גרם של כדורי KOH, 1 גרם של אבקת MNO ו1 גרם של אבקת Tio 2 ( תרכובות המפורטים בטבלה 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במרית microbalance וקטן כדי למדוד במדויק את השברים ההמוניים של כל מתחם כמפורט בטבלה 1. לקבלת התוצאות הטובות ביותר להתכונן של המטריצה ​​המבשרת לא רדיואקטיבי 100 גרם בפעם אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במכתש ועלי לכתוש (ל~ 10-20 גרגרי גודל מיקרומטר) ויסודיות לערבב תרכובות, ויצר תערובת אבקה הומוגנית המכילה 64.2 גרם של SiO 2, 14.2 גר &#39;אל 2 O 3, 9.64 גרם של קאו, 1.97 גר&#39; של FeO, 1.15 גרם של MgO, 1.25 גרם של Na 2 O. 6.12 גרם של KOH, .0505 גרם של MNO, ו.427 גרם של Tio 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתסיס את התערובת, בעזרת מערבל כדור, זמן קצר לפני השלב הבא הוא נלקח. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערבוב של STF עם האורניום חנקתי Hexahydrate (UNH) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Acquז זעם לפחות 1 של UNH. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך מנדף, לכתוש כמה גבישי UNH (באמצעות מכתש ועלי) כדי ליצור אבקה דקה של 1-2 מיקרומטר גרגרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 33.75 מיקרוגרם של UNH לגרם של המטריצה ​​המבשרת לא רדיואקטיבי (יחס זה הוא מתאים להדמיית נשק פשוט עם תשואה של קילוטון 1). 13 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לערבב ביסודיות את תערובת האבקה, כולל UNH, באמצעות מכתש ועלי. השלם ערבוב סופי זמן קצר לפני שלב ההתכה. </li></ol></li></ol> 2. ייצור של 1 גרם לדוגמא ממיסים זכוכית הערה: הציוד הדרוש כולל HTF מדורג ב 1600 מעלות צלזיוס או, כורי היתוך גבוהים טוהר גבוה גרפיט, מלקחי כור היתוך נירוסטה ארוכים, כפפות עמידות בחום, והגנה על העין. כפפות עמידות בחום והגנה על העין צריכים להיות משוחק בעת השקה או הסרת דגימות מהתנור. משקפי בטיחות כהות (או משקפיים שמש) הם שימושיים כפי שהם להפחית את הבוהק מהתנור. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור של מדגם שאינו רדיואקטיביים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למלא צלחת קרמיקה עבה (כמו מרגמה) עם חול קוורץ טהור ~ 100 גרם ולשמור על RT ליד המיקום של הכבשן שבו הדגימות נמסו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את HTF 1,500 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד בזהירות 1.00 גרם של תערובת האבקה אינה רדיואקטיביים ולמקם את האבקה בכור היתוך גרפיט טוהר גבוה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות במקום כור ההיתוך בHTF המחומם (באמצעות מלקחי כור היתוך פלדה ארוכים) ולהמס את התערובת למשך 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המדגם (שוב באמצעות המלקחיים) ויוצקים את המדגם המותך לתוך המרגמה מלאה בחול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר חרוז הזכוכית להתקרר במשך 1-2 דקות לפני הטיפול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פולני חרוז כדי להסיר חול שייר (במידת צורך). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור של מדגם רדיואקטיבי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 2.1.1 ו2.1.2 לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד בזהירות 1.00 גרם של תערובת אבקת רדיואקטיבי (כולל UNH) ולמקם את powd<html> אה בכור היתוך גרפיט טוהר גבוה בעזרת מרית וmicrobalance נפרדת, כדי למנוע זיהום צולב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 2.1.4 - 2.1.6 לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צג סביב תנור האזור (באמצעות גלאי כף יד קרינה ו / או מבחני לסחוב) כדי לבדוק זיהום רדיואקטיבי. </li></ol></li></ol> הפעלת 3. דוגמא הערה: המשוואות הבאות נגזרו הנחה על השימוש בנשק כיתה מתכת אורניום (מועשרת). הכמויות של UNH או תחמוצת אורניום יצטרכו להיות מדורגות על פי החלק ההמוני של אורניום אלמנטרי, והרמה של 235 העשרת U. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלה של מדגם ממיסים זכוכית עם האורניום FUE <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את החלק היחסי של מסת מתכת אורניום הנדרשת למדגם באמצעות המשוואה להלן 13 (שבו מ &#39;U מייצגת את חלק מסת האורניום וY מייצג את תשואת הנשק): 473 / 53473eq1.jpg &quot;/&gt; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופציונאלי: חישוב החלק ההמוני של טמפר (למשל, אורניום טבעי, עופרת, טונגסטן) באמצעות המשוואה הבאה: 13 <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq2.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את מספר היעד של התפלגויות במדגם באמצעות המשוואה 13 הבאה שבו M של מייצג את המסה של המדגם בגרמים וF N מייצג את מספר ההתפלגויות מיוצרות במדגם במהלך הקרנה: <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq3.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את זמן הקרנה הנדרשת באמצעות המשוואה להלן 13 מ &#39;שבו 235 מייצגת את (רמת ההעשרה) 235 שבריר המוני U וIRR t הוא זמן ההקרנה בשניות: <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq4.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקרין את המדגם עבורt שניות IRR בשטף ניטרונים תרמי של 4.0 x 10 14 n / 2 סנטימטר / sec. לדוגמא, קרינת 60 שניות בTube פניאומטיים 1 (PT-1) בHFIR (עם תרמי לתהודת יחס של 35) תפיק כ 1.1 x 10 11 התפלגויות במדגם המכיל 870 מיקרוגרם של UNH (שווה ערך ל 410 מיקרוגרם של אורניום טבעי, או 3.0 מיקרוגרם של 235 U). זה הושג עבור חרוז זכוכית אחד .433 גרם נועד לדמות מדגם זכוכית להמיס מיוצר על ידי נשק עם תשואה של 0.1 קילוטון. מדגם זה כבר ניתח ביסודיות על ידי אל קוק et. 14 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב פרוטוקולי בטיחות רלוונטיים לטיפול במדגם רדיואקטיבי לאחר ההקרנה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלה של מדגם ממיסים זכוכית עם דלק פלוטוניום (גורמי תכנון) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את החלק היחסי ההמוני של פלוטוניום מתכת דרוש למדגם באמצעות המשוואה להלן 13 מ &#39;שבו represen פוTS החלק ההמוני פלוטוניום וY מייצג את תשואת הנשק: <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq5.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזרו על שלבי 3.1.2 ו3.1.3 לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את זמן ההקרנה נדרש לקבל את המספר הרצוי של התפלגויות במדגם הזכוכית להמיס. הפעם יהיו תלוי בהרכב והכיתה של פלוטוניום, כמו גם את ספקטרום אנרגיית ניטרונים. </li></ol></li></ol> הערה: יש לנקוט בזהירות רבה בהתמודדות עם פלוטוניום וניתוח נוסף יידרש. נכון לכתיבת שורות אלה, רק אורניום נעשה שימוש בדגימות הזכוכית סינתטיות להמיס מיוצרים ב UT והמוקרן בHFIR.

<ol><li>Carnesdale, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCarnesdale%2C+A+%22Nuclear+Forensics%3A+A+Capability+at+Risk+%28Abbreviated+Version%29%22">Nuclear Forensics: A Capability at Risk (Abbreviated Version)</a>. , Committee on Nuclear Forensics, National Research Council of the National Academies. Washington, D.C. (2010).</li>
<li>Garrison, J. R., Hanson, D. E., Hall, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monte+Carlo+analysis+of+thermochromatography+as+a+fast+separation+method+for+nuclear+forensics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">Monte Carlo analysis of thermochromatography as a fast separation method for nuclear forensics.</a> J Radioanal Nucl Chem. 291 (3), 885-894 (2011).</li>
<li>Molgaard, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+synthetic+nuclear+melt+glass+for+forensic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">Development of synthetic nuclear melt glass for forensic analysis.</a> J Radioanal Nucl Chem. 304 (3), 1293-1301 (2015).</li>
<li>Fluegel, A. Modeling of Glass Liquidus Temperatures using Disconnected Peak Functions. ACerS 2007 Glas Opt Mater Div Meet, , (2007).</li>
<li>Oldham, C. J., Molgaard, J. J., Auxier, J. D., Hall, H. L. Comparison of Nuclear Debris Surrogates Using Powder X-Ray Diffraction. Southeastern Undergraduate Research Conference, , (2014).</li>
<li>Liezers, M., Fahey, A. J., Carman, A. J., Eiden, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+formation+of+trinitite-like+surrogate+nuclear+explosion+debris+%28+SNED+%29+and+extreme+thermal+fractionation+of+SRM-612+glass+induced+by+high+power+CW+CO+2+laser+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radional+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">The formation of trinitite-like surrogate nuclear explosion debris ( SNED ) and extreme thermal fractionation of SRM-612 glass induced by high power CW CO 2 laser irradiation.</a> J Radional Nucl Chem. 304 (2), 705-715 (2015).</li>
<li>Harvey, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+chromatographic+materials+as+substrates+for+preparing+synthetic+nuclear+explosion+debris+particles%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">Porous chromatographic materials as substrates for preparing synthetic nuclear explosion debris particles.</a> J Radioanal Nucl Chem. 298 (3), 1885-1898 (2013).</li>
<li>Hanni, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquidus+temperature+measurements+for+modeling+oxide+glass+systems+relevant+to+nuclear+waste+vitrification%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Liquidus temperature measurements for modeling oxide glass systems relevant to nuclear waste vitrification.</a> J Mater Res. 20 (12), 3346-3357 (2005).</li>
<li>Weber, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiation+Effects+in+Glasses+Used+for+Immobilization+of+High-Level+Waste+and+Plutonium+Disposition%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Radiation Effects in Glasses Used for Immobilization of High-Level Waste and Plutonium Disposition.</a> J Mater Res. 12 (8), 1946-1978 (1997).</li>
<li>Eby, N., Hermes, R., Charnley, N., Smoliga, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trinitite-the+atomic+rock%5BTitle%5D)+AND+%22Geol+Today%22%5BJournal%5D)">Trinitite-the atomic rock.</a> Geol Today. 26 (5), 180-185 (2010).</li>
<li>Bellucci, J. J., Simonetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+forensics%3A+searching+for+nuclear+device+debris+in+trinitite-hosted+inclusions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">Nuclear forensics: searching for nuclear device debris in trinitite-hosted inclusions.</a> J Radioanal Nucl Chem. 293 (1), 313-319 (2012).</li>
<li>Ross, C. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRoss%2C+CS+%22Optical+Properties+of+Glass+from+Alamogordo%2C+New+Mexico%22">Optical Properties of Glass from Alamogordo, New Mexico</a>. , (1948).</li>
<li>Giminaro, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compositional+planning+for+development+of+synthetic+urban+nuclear+melt+glass%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radional+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">Compositional planning for development of synthetic urban nuclear melt glass.</a> J Radional Nucl Chem. , (2015).</li>
<li>Cook, M. T., Auxier, J. D., Giminaro, A. V., Molgaard, J. J., Knowles, J. R., Hall, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+gamma+spectra+from+trinitite+versus+irradiated+synthetic+nuclear+melt+glass%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">A comparison of gamma spectra from trinitite versus irradiated synthetic nuclear melt glass.</a> J Radioanal Nucl Chem. , (2015).</li>
<li>Fahey, J., Zeissler, C. J., Newbury, D. E., Davis, J., Lindstrom, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postdetonation+nuclear+debris+for+attribution%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Postdetonation nuclear debris for attribution.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (47), 20207-20212 (2010).</li>
<li>Bellucci, J. J., Simonetti, A., Koeman, E. C., Wallace, C., Burns, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+detailed+geochemical+investigation+of+post-nuclear+detonation+trinitite+glass+at+high+spatial+resolution%3A+Delineating+anthropogenic+vs.+natural+components%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Geol%22%5BJournal%5D)">A detailed geochemical investigation of post-nuclear detonation trinitite glass at high spatial resolution: Delineating anthropogenic vs. natural components.</a> Chem Geol. 365, 69-86 (2014).</li>
<li>Donohue, P. H., Simonetti, A., Koeman, E. C., Mana, S., Peter, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+Forensic+Applications+Involving+High+Spatial+Resolution+Analysis+of+Trinitite+Cross-Sections%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">Nuclear Forensic Applications Involving High Spatial Resolution Analysis of Trinitite Cross-Sections.</a> J Radioanal Nucl Chem. , (2015).</li>
<li>Eaton, G. F., Smith, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aged+nuclear+explosive+melt+glass%3A+Radiography+and+scanning+electron+microscope+analyses+documenting+radionuclide+distribution+and+glass+alteration%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">Aged nuclear explosive melt glass: Radiography and scanning electron microscope analyses documenting radionuclide distribution and glass alteration.</a> J Radioanal Nucl Chem. 248 (3), 543-547 (2001).</li>
<li>Kersting, A. B., Smith, D. K. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKersting%2C+AB+%22Observations+of+Nuclear+Explosive+Melt+Glass+Textures+and+Surface+Areas%22">Observations of Nuclear Explosive Melt Glass Textures and Surface Areas</a>. , Lawrence Livermore National Laboratory. (2006).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22IAEA+Safeguards+Glossary%22">IAEA Safeguards Glossary</a>. , 2001st ed, IAEA. Vienna, Austria. (2001).</li>
<li>Glasstone, S., Dolan, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGlasstone%2C+S+%22Effects+of+Nuclear+Weapons%22">Effects of Nuclear Weapons</a>. , 3rd ed, United States DOD/DOE. (1977).</li>
<li>Carney, K. P., Finck, M. R., McGrath, C. A., Martin, L. R., Lewis, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+of+radioactive+glass+surrogates+for+fallout+debris%5BTitle%5D)+AND+%22J+Radioanal+Nucl+Chem%22%5BJournal%5D)">The development of radioactive glass surrogates for fallout debris.</a> J Radioanal Nucl Chem. 299 (1), 363-372 (2013).</li>
<li>Molgaard, J. J., Auxier, J. D., Hall, H. L. A Comparison of Activation Products in Different Types of Urban Nuclear Melt Glass. American Nuclear Society Annual Meeting, , American Nuclear Society. (2015).</li>
</ol>

עבודה זו בוצעה תחת מענק מספר DE-NA0001983 מתוכנית הבריתות האקדמיות המדעיות (SSAA) של המינהל הלאומי לביטחון גרעיני (NNSA).

שמדומה כמות UNH המדויקת משתנות בהתאם לתרחיש: הערה לגבי צעדים 1.2.2 ו1.2.3. נוסחות התכנון שפותחו על ידי ואח Giminaro אל. ניתן להשתמש כדי לבחור את המסה המתאימה של אורניום למדגם נתון 13 כפי שפורט בסעיף &quot;הפעלה לדוגמא&quot; של מאמר זה. כמו כן, תחמוצת אורניום (UO 2 או U 3 O 8) ניתן להשתמש במקום של UNH, אם זמין, והחלק ההמוני של 235 U במתחם (אם UNH או תחמוצת אורניום) יש לקחת בחשבון. לניסויים שנדונו כאן UNH היה מ...

חששות לגבי שימוש זדוני פוטנציאלי בנשק גרעיני על ידי טרוריסטים או מדינות סוררות הדגישו את החשיבות של ניתוח פורנזי גרעיני לצורך ייחוס. 1 טכניקות ניתוח מהירות לאחר הפיצוץ רצויות כדי לקצר את ציר הזמן של הייחוס ככל האפשר. פיתוח ואימות של טכניקות כאלה דורש דגימות פסולת גרעינית מציאותיות לבדיקה. ניסויים גרעיניים אינם מתרחשים עוד בארצות הברית ופסולת גרעינית מעידן הניסויים אינה זמינה (למעט טריניטיט - הזכוכית המותכת שהופקה על ידי הניסוי הגרעיני הראשון באתר השילוש) ולכן יש צורך בפסולת חלופית מציאותית. 
המטרה העיקרית של השיטה המתוארת כאן היא ייצור פסולת גרעינית חלופית ריאליסטית הדומה לטריניטיט. דגימות זכוכית נמסות גרעיניות סינתטיות הזמינות לקהילה האקדמית יכולות לשמש לבדיקת טכניקות ניתוח קיימות ולפיתוח שיטות חדשות כגון תרמו-כרומטוגרפיה לניתוח מהיר לאחר הפיצוץ. 2 מתוך מחשבה על מטרה זו, המחקר הנוכחי מתמקד בהפקת דגימות המחקות טריניטיט אך אינן מכילות מידע רגיש על תכנון כלי נשק. רכיבי הדלק והחבלה בדגימות אלה הם גנריים לחלוטין וההשוואה לטריניטיט מבוססת על כימיה, מורפולוגיה ומאפיינים פיזיקליים. הדמיון בין טריניטיט לזכוכית הגרעינית הסינתטית המיוצרת במחקר זה נדון בעבר. 3
מטרת מאמר זה היא לתאר את הפרטים של תהליך הייצור המשמש באוניברסיטת טנסי (UT). תהליך ייצור זה פותח תוך התחשבות בשני פרמטרים מרכזיים: 1) הרכב החומר המשולב בזכוכית נמסה גרעינית, ו-2) טמפרטורת ההיתוך של החומר. קיימות שיטות להערכת טמפרטורת ההיתוך של רשתות יוצרות זכוכית4 וטכניקות אלה שימשו כאן, יחד עם ניסויים נוספים לקביעת טמפרטורת העיבוד האופטימלית עבור מטריצת הטריניטיט. 5
שיטות חלופיות לייצור פסולת חלופית פורסמו לאחרונה. לשימוש בלייזרים בעלי הספק גבוה יש יתרון ביצירת טמפרטורות גבוהות מספיק כדי לגרום לפיצול יסודות בתוך מטריצת המטרה. 6 מצעים כרומטוגרפיים נקבוביים שימשו לייצור חלקיקים קטנים הדומים לחלקיקי נשורת באמצעות שיטות פאזה מעובה7. השיטה האחרונה שימושית ביותר לייצור פסולת חלקיקים (נשורת גרעינית) והוכחה עם מתכות טבעיות. היתרונות של השיטה המוצגת כאן הם 1) פשטות, 2) יכולת שחזור ו-3) מדרגיות (גדלי המדגם יכולים לנוע בין חרוזים זעירים לגושים גדולים של זכוכית מותכת). כמו כן, שיטה זו ניתנת להרחבה הן מבחינת תפוקת הייצור והן מבחינת מגוון תרחישי הנפץ המכוסים, והיא כבר הודגמה באמצעות חומרים רדיואקטיביים. דגימה הופעלה בהצלחה בכור איזוטופים בשטף גבוה (HFIR) במעבדה הלאומית אוק רידג' (ORNL). תרכובות אורניום טבעיות נוספו למטריצה לפני ההיתוך ותוצרי ביקוע הופקו באתרם על ידי קרינת נויטרונים. 
שיטות בתעשיית ייצור הזכוכית ואלה המופעלות לצורך קיבוע פסולת רדיואקטיבית8 נבדקו בפיתוח השיטה המוצגת כאן. ההשפעות הייחודיות של קרינה במשקפיים הן בעלות עניין אינהרנטי9 ויהוו תחום מחקר חשוב ככל ששיטה זו תמשיך להתפתח. 
השיטה המתוארת להלן מתאימה לכל יישום שבו רצויה דגימת זכוכית נמסה בתפזורת. דגימות אלה דומות ביותר לחומר שנמצא ליד מוקד הפיצוץ הגרעיני. ניתן לייצר דגימות בגדלים שונים, עם זאת, שיטות המשתמשות בלפידי פלזמה או לייזרים יהיו שימושיות יותר להדמיית פסולת חלקיקים עדינים. כמו כן, HTFs מסחריים אינם מגיעים לטמפרטורות גבוהות מספיק כדי לגרום לפיצול יסודות עבור מגוון רחב של אלמנטים. יש להשתמש בשיטה זו כאשר למאפיינים פיזיים ומורפולוגיים יש חשיבות עליונה.

<table><tbody><tr><td>תנור בטמפרטורה גבוהה (HTF)</td> <td>קרבוליט</td><td>HTF 18</td><td>1,800 & # 176; C HTF משמש להמסת דגימות</td></tr><tr><td>תנור טיפה בטמפרטורה גבוהה</td><td>CM Inc.</td><td>1706 BL</td><td>1,700 &#176; תנור טיפה C המשמש להמסת דגימות</td></tr><tr><td>כוריות גרפיט</td><td>SCP Science</td><td>040-060-041</td><td>27 מ"ל כוריות היתוך גרפיט בטוהר גבוה (10 חבילות)</td></tr> <tr><td>מלקחיים כור היתוך</td><td>Grainger</td><td>5ZPV0</td><td>26 אינץ', מלקחיים מפלדת אל חלד לטיפול בכוריות</td></tr> היתוך <tr><td>כפפות עמידות בחום</td><td>Grainger</td><td>8814-09</td><td>כפפות המשמשות להגנה על הידיים מפני חום במהלך הקדמה/הסרת דגימה</td></tr><tr><td>מרגמה & עלי</td><td>פישרברנד</td><td>S337631</td><td>300 מ"ל, טיט קרמי ועלי לאבקה וערבוב</td></tr><tr><td>מיקרו</td><td>איזון Grainger</td><td>8NJG2</td><td>220 גרם כובע, סולם דיוק גבוה למדידת מסת אבקה</td></tr><tr><td>מרית</td><td>פישרברנד</td><td>14374</td><td>מרית מתכת למדידת כמויות קטנות של אבקה</td></tr><tr><td>SiO2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>274739-5KG</td><td>חול קוורץ&nbsp; מספר CAS: 14808-60-7</td></tr><tr><td>Al2O3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>11028-1KG</td><td>אבקת תחמוצת אלומיניום&nbsp; מספר CAS: 1344-28-1</td></tr><tr><td>CaO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>12047-2.5KG</td><td>אבקת תחמוצת סידן&nbsp; מספר CAS: 1305-78-8</td></tr><tr><td>FeO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>400866-25G</td><td>אבקת תחמוצת ברזל&nbsp; מספר CAS: 1345-25-1</td></tr><tr><td>MgO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>342793-250G</td><td>אבקת תחמוצת מגנזיום&nbsp; מספר CAS: 1309-48-4</td></tr><tr><td>Na2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>36712-25G</td><td>אבקת תחמוצת נתרן&nbsp; מספר CAS: 1313-59-3</td></tr><tr><td>KOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>278904-250G</td><td>כדורי פוטזיום הידרוקסיד&nbsp; מספר CAS: 12030-88-5</td></tr><tr><td>MnO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>377201-500G</td><td>אבקת תחמוצת מנגן&nbsp; מספר CAS: 1344-43-0</td></tr><tr><td>TiO2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>791326-5G</td><td>חרוזי תחמוצת טיטניום&nbsp; מספר CAS: 12188-41-9</td></tr></tbody></table>

ייצור סינטטי גרעינית ממיסים זכוכית

Production of Synthetic Nuclear Melt Glass

יש צורך בפסולת גרעינית חלופית מציאותית בקהילת הזיהוי הפלילי הגרעיני כדי לבחון ולאמת טכניקות ניתוח לאחר פיצוץ. כאן אנו מתארים תהליך חדשני לייצור פסולת משטח בתפזורת באמצעות תנור בטמפרטורה גבוהה. החומר שפותח במחקר זה דומה פיזית וכימית לטריניטיט (הזכוכית המותכת שהופקה בניסוי הגרעיני הראשון). ההנחה היא שזכוכית גרעינית סינתטית זו דומה לחומר המזוגג המיוצר ליד מוקד הרעש (גראונד זירו) של כל פיצוץ גרעיני על פני השטח בסביבה מדברית. ניתן ליישם את התהליך המתואר כאן לייצור סוגים אחרים של זכוכית נמסה גרעינית, כולל זו שעשויה להיווצר בסביבה עירונית. ניתן להשיג זאת פשוט על ידי שינוי מטריצת המבשר שעליה מיושם תהליך ייצור זה. הזכוכית המומסת המיוצרת במחקר זה נותחה והושוותה לטריניטיט, וחשפה מורפולוגיה גבישית דומה, מבנה פיזי, שבר ריק והרכב כימי.

הדגימות שאינן רדיואקטיביים מיוצרות במחקר זה כבר לעומת trinitite ואיורים 1-3 מראים כי הנכסים ומורפולוגיה הפיזיים הם אכן דומים. איור 1 מספק תמונות החושפות את הדמיון בצבע ובמרקם שהם נצפו ברמת מקרוסקופית. איור 2 מראה תמונות מיקרוסקופ אלקטרוני סורק (SEM) משני אלקטרונים (SE) שחושפות תכונות דומות ברמת מיקרון. ניתוח SEM בוצע באמצעות תוכנת SEM וSEM. חללים רבים הם נצפו בשני trinitite ודגימות סינתטיות. הפגמים וההטרוגניות הם דומים בשני גם כן....

מוצג פרוטוקול לייצור זכוכית נמסה גרעינית סינתטית, בדומה לטריניטיט.

Realistic surrogate nuclear debris is needed within the nuclear forensics community to test and validate post-detonation analysis techniques. Here we ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא להכין זכוכית היתוך גרעינית חליפית כדי להכין חומרים שניתן להשתמש בהם כסטנדרטים עבור קהילת הפורנזיקה הגרעינית. השיטה שתראו היום יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הפורנזיקה הגרעינית, כגון אתגרים בניתוח של זכוכית היתוך גרעינית וההשפעות המפריעות לטכניקות של ספקטרומטריית מסות. החסרון העיקרי של טכניקה זו הוא שאינה יכולה לסמלץ את הלחצים הנמצאים בפיצוצים של נשק גרעיני.בסרטון היום, תראו את סטודנטים לתואר מתקדם, אנדרו גימינארו וג'ונתן גיל, המדגימים כיצד להכין זכוכית היתוך גרעינית סינתטית. ראשית, השגיאו את הכמויות הנדרשות של חול קוורץ ומרכיבים נוספים כפי שמופיע בפרוטוקול הכתוב. השתמשו במאזניים מיקרוסקופיים ובשפכדל קטן כדי למדוד במדויק את חלקי המסות של כל תרכובת, כפי שרשום כאן.שבשלב הבא, השתמשו במכתש ועלי כדי לטחון ולערבב ביסודיות את התרכובות, כך שתיווצר תערובת אבקה הומוגנית. ערבבו באמצעות מיקסר כדורים מיד לפני השלב הבא. לאחר מכן, השגי () מספר גבישים בגודל בינוני של UNH.בתוך מ hút כימיים, גרסו את גבישי ה-UNH באמצעות מכתש ופיתה כדי ליצור אבקה דקה של גרגירים בגודל של מיקרון אחד עד שניים. הוסיפו 33.75 micrograms של UNH לגרם של מטריצת המקור הלא-רדיואקטיבית. ערבבו היטב את תערובת האבקה, כולל ה-UNH, באמצעות מכתש ופיתה.בשלב זה, מלאו כלי קרמי עבה, כגון מכתש, בכ-100 גרם של חול קוורץ טהור ושמרו עליו בטמפרטורת החדר בקרבת המקום שבו נמצא התנור בו יותכו הדגימות. חממו מראש את תנור הטמפרטורה הגבוהה ל-1,500 מעלות צלזיוס. לאחר מדידה מדויקת של גרם אחד מתערובת האבקה הרדיואקטיבית, הניחו אותה בכור גרפיט בדרגת טוהר גבוהה.לאחר מכן, מקמו בזהירות את כור ההיתוך בתנור בעל טמפרטורה גבוהה שחומם, באמצעות מלקחי פלדה ארוכים לכור היתוך. לאחר התכת התערובת למשך 30 דקות, הוציאו אותה מהתנור ושפכו אותה אל מכתש מלא בחול. תצלומים חושפים את הדמיון בצבע ובמרקם בין הדגימות הבלתי-רדיואקטיביות לבין ה-trinitite שהופקו במחקר זה, כפי שנצפה ברמה המקרוסקופית.כאן מוצגות תמונות של אלקטרונים משניים ממספרי מיקרוסקופ אלקטרונים סורקים, החושפות מאפיינים דומים ברמת המיקרון. נצפים חללים רבים, והפגמים וההטרוגניות דומים הן בטריניטייט והן בדגימות הסינתטיות. כאן מוצגת השוואה של ספקטראי עקיפה של קרני X של אבקות עבור טריניטייט והדגימות הסינתטיות.קוורץ הוא המינרל היחיד שנוכח בשני המקרים ועוצמות השיאים דומות, מה שמעיד על דרגה דומה של אמורפיות. לאחר רכישת מיומנות, ניתן לבצע טכניקה זו בארבע שעות אם היא מבוצעת כראוי. בעת ביצוע שיטה זו, חשוב מאוד לנקוט משנה זהירות ביחס לטמפרטורות הגבוהות המשמשות בהליך זה.בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון פיתוח זכוכית המסת עירית, על מנת לענות על שאלות נוספות, כגון ההבדלים בין מורפולוגיות וערים שונות. לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום הפורנזיקה הגרעינית לבחון את החסרים האפשריים ואת הטכניקות האנליטיות הדרושות לביצוע ניתוח של שריים לאחר פיצוץ. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה לגבי האופן שבו מייצרים ומנתחים שריים גרעיניים מלאכותיים הדומים מאוד לשריים שנמצאו בניסוי טריניטי.בעת עבודה עם תנורי טמפרטורה גבוהה, הפעולה עלולה להיות מסוכנת ביותר ויש לנקוט תמיד באמצעי זהירות, כגון הרכבת משקפי מגן מתאימים ולבישת ציוד מיגון אישי המותאם לטמפרטורות, בעת ביצוע שיטה זו.

production-of-synthetic-nuclear-melt-glass

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו מציגים את הסינתזה בטמפרטורה גבוהה של מבשרי intermetallic...

סינתזה של לתשעה אטום יונים Zintl Deltahedral של גרמניום functionalization שלהם עם קבוצות אורגניים

שיטת ייצור כתוסף עקיפה שילוב הדפסת 3D של פולימרים עם ליהוק צנטריפוגלי המתוארת למתכות מסבך שמיניית 3D ייצור (אל ו Cu סגסוגות) באורך תא יחיד של 5 מ"מ עם עובי דופן של 0.5 מ"מ.

ייצור עקיף של סריג מתכות סעיפים דקים באמצעות יציקה צנטריפוגלי

אנו מציגים ניסויים אילו דלק גרעיני אמיתי, מול, חומרי בידוד לייזר מחוממת לטמפרטורות מעבר K 3000 בעוד ההתנהגות שלהם הוא נחקר על ידי הזוהר ספקטרוסקופיה ו אנליזה תרמית. ניסויים אלה לדמות, בקנה מידה מעבדה, היווצרות של לבה-שלב בעקבות התמוטטות ליבת כור גרעיני.

לייזר-חימום, ספקטרומטר Radiance לחקר חומרים גרעיניים בתנאים הדמיית תאונת הגרעין

כתב יד זה מציע שיטה בכימיה רכה לסינתזה של מיקרוספירות זכוכית חלולות (HGM) סופר-הידרופוביות בציפוי TiO2 עם תכונות רפלקטיביות IR גבוהות.

טיו<sub&gt; 2</sub&gt; מיקרוסכמות זכוכית החלולה מצופית עם מאפיינים הידרופוביים ו- High IR-רעיוניים מסונתז על ידי שיטת Soft-כימיה

פרוטוקול זה מתאר הזיוף של משטחי זכוכית אופטית באיכות הספוחה עם תרכובות המכילות ארוכי שרשרת פחמימנים יכול לשמש כדי לפקח פיוז'ן מקרופאג של דגימות החיים ומאפשרת סופר-רזולוציה מיקרוסקופיה של דגימות קבוע .

בדיית משטחי זכוכית אופטית באיכות ללמוד פיוז'ן מקרופאג

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לתיאור חקירות באתרו לשעבר וב -באתרו של המרות מבניים במשקפיים מתכתי. אנחנו מועסקים שיטות אנליטיות מבוסס על הגרעין אשר לבדוק אינטראקציות hyperfine. נדגים את הישימות של מסות מוסבאואר, פיזור קדימה הגרעין של קרינה סינכרוטרון במהלך הניסויים מונחה-חום.

שיטות של באתרו לשעבר בחיי עיר חקירות של המרות מבניים: המקרה של התגבשות של משקפיים מתכתי

נוהלי מפתח למיטוב תהליך האיטום והשגת ניטור בזמן אמת של מבנה החותם ממתכת לזכוכית (MTGS ') מתוארים בפרוטרוט. החיישן המוטבע בראג (FBG) מיועד להשיג ניטור מקוון של הטמפרטורה ברמה גבוהה מתח שיורית ב MTGS ' י עם ניטור הסביבה בו הלחץ.

תהליך איטום מיטבי וניטור זמן-אמת של מבני חותם זכוכית-מתכת

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לסנתז שני סוגים של גבישי UTe2 : אלה המציגים מוליכות-על חזקה, באמצעות סינתזה של הובלת אדים כימיים, ואלה חסרי מוליכות-על, באמצעות סינתזת שטף מתכת מותכת.

השוואה של שתי שיטות סינתזה שונות של גבישים בודדים של דיטלורייד אורניום מוליך-על

פרוטוקול מוצג לסינתזה של ננו-חומרים זוהרים מתמידים (PLNPs) ויישומם הפוטנציאלי בתצוגות לצריבה חוזרת ובעיבוד אמנותי תוך ניצול אפקט הזוהר שלאחר מכן תחת קרינת אור אולטרה סגול (365 ננומטר).

סינתזה של ננו-חלקיקים זוהרים מתמידים עבור תצוגות לצריבה חוזרת ויישומי תאורה

ספקטרוסקופיית רמאן של תאים נוזליים (FCRS) מאפשרת תצפיות אופרנדו על תופעות תגובה והובלה במהלך קורוזיה מימית של כוסות סיליקט ברמה מיקרוסקופית, בטמפרטורות גבוהות ובזמן אמת. מבלי להפריע לתהליכים מתמשכים, FCRS מספק מידע על מנגנוני תגובה, קינטיקה ותהליכי הובלה.

ספקטרוסקופיה של תא נוזל רמאן למחקרי אופרנדו של תופעות תגובה והובלה במהלך קורוזיה של זכוכית סיליקט

למד לייצר זכוכית גרעינית סינטטית לתקינה בזיהוי גרעיני באמצעות חול קוורץ ותנור בטמפרטורה גבוהה. השיטה מסייעת לחוקרים לשפר טכניקות אנליטיות ולהבין אתגרים בספקטרומטריית מסה.

ייצור סינטטי גרעינית ממיסים זכוכית

גלה סרטונים נוספים