Name: 레이저 열 및 빛 분석 조건에서 핵 물질의 연구에 대 한 원자력 발전소 사고 시뮬레이션 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-14T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: 배우세요 원자력 발전로 핵심 용융 사고의 초기 단계를 레이저 가열 기법으로 실험실 규모에서 시뮬레이션하는 방법을. 이 원격 가열 기술은 실제 방사성 물질을 안전하게 사용하여 코리움 형성 과정과 재료의 열역학적 안정성을 연구할 수 있게 합니다.

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저자는 그것의 기관 연구 프로그램에서 현재 연구 자금에 대 한 유럽 위원회에 게 빚을. 또한, 제시 연구 EC 6번째 통해 융자 되었다 F-브리지 프로젝트 및 7번째 FP는 안전한 아래와 부드러운 프로젝트에서 프레임 워크 프로그램.

<ol><li>Council Directive 2009/71/Euratom of 25 June 2009 establishing a Community framework for the nuclear safety of nuclear installations. , Available from: 
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</ol>

저자는 공개 없다.

여기에 제시 된 레이저 열 방사선 분광학 기술은 내 화 재료15, 16의 매우 높은 온도 녹는 행동의 조사에 대 한 혁신적이 고 효과적인 방법으로 인식 된다. 원격 및 거의 컨테이너 없는 자연, 덕분에 여기에 제시 된 예제 결과 같이 특히 방사성 핵 물질의 실험 연구와 안전성에 코어 붕괴 사고의 시뮬레이션에 적합입니다.
평가 실험 데이터는 현재 방법으로 얻은, 하는 동안 하나 의심 상전이 실험 점의 정확한 임무에 대해 주의 해야 한다. 사실, 매우 높은 온도에서 소재 속도 매우 빠르고, 수 그리고 합동 비 증발, 분리, 화합물 분리, 등 여러 제어 하기 어려운 현상 발생할 수 있습니다. (유도) 같은 전통적인 난방 방법으로 비교에서 알 수 있듯이, 이러한 현상의 가능한 발생 빠른 난방 및 냉각 현재 같은 기법을 사용 하 여 정당화. 다른 한편으로, 의심 열역학 평형 조건 현재 난방 조건에서의 효과적인 안정화에 대 한 발생할 수 있습니다. 절차 섹션에 설명 된 대로 이러한 조건 열 사이클의 빠른 레이저 난방 부분에서 보장할 수 없습니다. 그러나, 열역학 평형 조건은 확실히 냉각 단계에서 생산 됩니다. 이 문은 현재 실험 시뮬레이션 컴퓨터 코드의 도움으로 확인 되었고 평형 근처 질량 및 로컬 위상 전환11의 열 확산에 따라. 그럼에도 불구 하 고, 조건을 확인 해야 합니다 항상 크로스-실험적으로, 일반적으로 잘 평가 측정 하 여 열역학적 평형 단계 참조로 취할 수 있는 화합물에 전환 온도. 이것은 용융/응고 점의 W, Mo (199017,,1819의 국제 온도 눈금에 보조 참조 온도 권장), UO2, 현재 작업에서 실현 그리고 ZrC C 융9. 이러한 기준점 측정 정확도 현재 접근의 불확실성 평가 필요 이기도 합니다.
극단적인 조건 및 레이저-난방 실험에서 생산 하는 현상, 정확한 불확실성 분석은 생산 데이터의 유용성에 대 한 최고 이다. 성공 측정 캠페인에 대 한 현재 위상 전환 온도 데이터에 영향을 미치는 누적 불확실성 ± 1 %의 2 표준 편차 범위 요소 (95% 신뢰)와 절대 온도에 도달 해야 한다. 이러한 불확실성 밴드 어디, 예를 들어 비 합동 증발 변경 될 수 있습니다 실제 샘플 구성 통제 방법으로 실험 하는 동안 복잡 한 물질에 대 한 더 큰 수 있습니다. 이러한 불확실성 오류 교정 절차, NSE 결정, 샘플 안정성 (즉, 반복성, 연속 레이저 샷, 실험 단계 전환 온도 이상), 등 계정에 소요 됩니다. 용융/냉동 PuO 포인트2 에 대 한 불확실성 분석의 예는 표 1에 보고 됩니다. 다양 한 불확실성 기여는 독립적이 고 오류 전파 법3결합으로 여겨질 수 있다.
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/54807/54807table1.jpg"> 
표 1: 용융/냉동 PuO 포인트2 에 대 한 불확실성 분석의 예 (참조13). 의미와 c2 의 가치는 방정식 1에 코멘트와 함께 소개 섹션에 보고 됩니다. Δελ ελ 에 대 한 회색 체 가정 내에서 실험 빛 스펙트럼을 피팅 하 여 얻은 실험 평균값 주위 두 개의 표준 편차에 대 한 여기 의미 합니다. ΔTc , δTd 각각 두 개의 표준 편차 평균 표준 램프 외삽된 온도 곡선 및 평균 실험적인 응고 온도 값을 나타냅니다.
일부 개선 현재 실험적인 접근에 만들 수 있습니다. 특히, 복잡 한 파이프 시스템을 통해 질량 분석기와 압력 용기를 연결 하면 검출, 적어도 품질로, 뜨거운 물질에 의해 발표 증기 깃털에 있는 종의 있습니다. 또한, 온도 카메라의 구현 이다 예견 온도 분포의 2 차원 연구에 대 한 뜨거운 샘플 표면에 가능한 이질성 및 분리 효과 탐지 하기 위해. 마지막으로, 현재 장비를 본따서 안전 시스템에서 개선 예견 됩니다. 사실, 여기에 사용 되는 현재 유리 야 글러브 박스는 높은 방사성 물질 우라늄, 그것은 효과적으로 α 방사선을 차단 한다는 사실 덕분에 초우라늄 요소 등의 연구에 대 한 적합 합니다. 그러나,이 방패 진짜 방사능된 핵 연료에 포함 된 핵 같은 강한 γ 방출의 수사를 위한 충분히 안전 하지 않습니다. 리드-벽으로 셀을 포함 하 여 새로운 시설 실제 안전성에서 오는 핵 연료의 연구에 대 한 예견 이다.

핵 분열은 유망한 대규모, 거의 무 진 장의 에너지 소스도 광범위 하 게 제시 된다, 비록 그것의 전체 공개 합격 여전히 일부 안전, 보안, 보호 위험에 의해 중단 됩니다. 실험 방법 제시이 작품은 원자력 발전소 (NPP) 코어 붕괴에 지도 하는 심각한 사고 (SAs)의 발생이이 위험 중 하나에 관련 된 몇 가지 기본적인 재료 과학 질문에 응답 목표로. 이것은 모두 사람들의 건강과 나라의 경제에 대 한 심각한 결과와 환경에서 높은 방사성 물질의 가능한 릴리스 될 수 있습니다. 이 종류의 주요 SAs 체르노빌 (전 소련, 1986), 그리고 후쿠시마 (일본, 2011)에서 3 마일 섬 (미국, 1979), 안전성에 세 번 발생 했습니다. 따라서, NPP SAs는 몇 가지 시설에 상당한 연구의 초점은 전세계, 포괄 많은 도전 현상 하 고 매우 높은 온도 (종종 초과 3000 K) 방사성 물질의 존재에 의해 복잡.
이 시나리오에서는 유럽 위원회1 최근 지시문 원자력 발전소의 수명 주기의 모든 단계에서 핵 안전에 게 우선 순위가 가장 높은 EU 국가 필요 합니다. 이 새로운 원자력 발전소의 건설 하기 전에 안전 평가 실시 하 고 또한 오래 된 원자로 대 한 중요 한 안전 증진을 포함 한다.
이러한 맥락에서 분위기 제어, 레이저-난방 및 빠른 빛 spectro pyrometry 시설2,,34 유럽 위원회의에서 구현 된 공동 연구 센터의 연구소 가장을 위한 실험실, 작은 규모에 NPP 코어 붕괴의 초우라늄 원소. 제한 된 샘플 크기 (일반적으로에 cm 및 0.1-g-스케일) 및 높은 효율성 및 레이저 난방,이 빠른 접근 허가 및 진짜 핵 물질에 효과 높은-온도 측정의 원격 자연, 플루토늄 및 미성년자 포함 악티늄족-포함 된 분열 연료 샘플입니다. 이 점에서 그리고 많은 양의 데이터에 관한 극단적인 조건 하에서 재료를 생산 하는 기능에, 현재 실험 방법은 독특한 것으로 세계적으로 인식 된다. 사실, 유도 열에 따라 다른 보완 조사 기법 샘플 자료 및 포함5간의 급속 한 고 열 상호 작용에서 고통을 보여왔다. 또한, 이러한 기술을 허용 주로 분석에 대 한 자료의 더 큰 금액을 필요 하는 경우 그들은 덜 높은 방사능 및 샘플의 한정 된 가용성 진짜 핵 물질의 조사에 대 한 현재의 방법 보다 적합.
(그림 1에서 도식화) 현재 실험에는 α 차폐 장갑 상자에 포함 된 제어 분위기 압력솥에는 샘플 4.5 kW CW nd: yag 레이저에 의해가 열 된다.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/54807/54807fig1.jpg"> 
그림 1: 레이저-난방 및 빛남 spectro pyrometry 실험 설정 했다. 샘플 제어 분위기에서 가스-꽉 용기에 흑연 (또는 텅스텐 또는 몰 리브 덴) 나사로 고정 됩니다. 그림 왼쪽 아래 모서리에 있는 보고는 등 PuO2 디스크 흑연 나사 고정으로 표시 됩니다. 방사성 샘플 이면 배는 알파 꽉 장갑 상자 안에 거치 되어야 한다. 샘플 1,064에서 4.5 kW nd: yag 레이저에 의해가 열 된다 nm. 빠른 2 채널 고온 계는 녹음 샘플 온도 및 낮은 전력 아칸소+ 레이저에서 반사 신호는 데 사용 됩니다. 느린 다채널 spectro pyromenter는 제자리에서 뜨거운 샘플의 광학 특성의 분석을 위해 사용 됩니다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54807/54807fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
방사선 고온 계는 샘플 빛 L예측정. 이것은 전자파 전력 밀도 단위 표면, 파장, 및 주어진된 온도6샘플에서 방출 하는 입체각 이다. 그것은 수정 된 플랑크 기능을 통해 샘플 표면 온도 T에 연결:

<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/54807/54807equation1.jpg">
Lλ 복사 이다, ελ 스펙트럼 방사 율, c1 은 2· = h· c0 2 첫 번째 방사선 상수, c2 는 = h· c0/kB = 14,388 µm· K는 두 번째 방사선 상수, c0 는 진공에서 빛의 속도, h 는 플랑크 상수, 그리고 kB 볼츠만 상수 이다. 진짜 시체를 방출할 것 이다 사실의 계정에, 주어진된 파장 및 온도, 같은 온도에서 이상적인 흑 체에 의해 방출 된 전력의 크거나 일부만 스펙트럼 방사 걸립니다. 따라서, 0과 1에 해당 하는 Planck의 법률에 대 한 이상적인 흑 체 경우 파생 되었다 1 사이의 값을 걸립니다. 때문에 현재 작업 고온 계 항상 샘플 표면에 관하여 근처 일반 설정, ελ 의 각도 의존 고려 하지 않은, "방사"는 항상 정상적인 스펙트럼 방사 (NSE)를 참조 하십시오. NSE는 방정식을 통해 1과 L전 절대 온도 t.로 고온 계 교정 절차, 변환 하려면 결정 해야 합니다.
표준 램프에 대 한 보정 빠른 고온 계를 사용 하 여 견본 온도 감지까지 2500 K λ = 655 nm 및. 추가 256 채널 빛남 spectro-고온 계 간을 515 nm와 980 nm 샘플의 NSE (ελ)의 연구에 대 한 고용 했다. NSE의 결정은 공식 12, 3, T 와 되 고 두 개의 자유 매개 변수 ελ 열 방출 스펙트럼의 비 선형 적합을 완료 하 여 가능 합니다. 이 접근은 일반적으로는 NSE 수 추측 될 수 있다는 NPP에 현재와 같은 내 화 재료7 에서 수락 가능 하 게 정확 하 게 입증 되었습니다 광범위 한 스펙트럼 파장 독립적인 (회색 몸 가설). 일단 레이저가 열 샘플의 온도 올바르게 시간의 함수로 측정, 열 분석 결과 온도 시간 곡선 (열상)에 수행할 수 있습니다.굴절 또는 열 체포는 thermograms에서 상전이 (solidus, 액체, 및 등온 단계 변환)에 관련 된 정보를 제공 합니다. 또한, NSE 결정에 필요한 되 고, 게다가 래 디 언스 L전 뜨거운 샘플에서 방출의 직접 스펙트럼 분석 공부 표면의 일부 광 속성의 현장에서 연구도 허용 합니다. 이 고온 현상, 상전이, 압축된 자료와 가스 단계, 또는 분리 효과 사이 화학 반응 등의 식별에 대 한 또 다른 지원 도구를 구성합니다. 라는 추가 기술을 반영 빛 신호 (증후군) 분석2, 3 은 상전이 확인 하는 데 사용 됩니다. 그것은 낮은 전력 (1 승)를 조정 하는 고온 계의 두 번째 채널을 사용 하 여 실시 아칸소+ 레이저 (λ = 488 nm). 이 채널은 아칸소+ 구멍에서 발생 하는 레이저 광선을 감지 하 고 샘플 표면에 의해 반영. 무작위 진동 액체 샘플 표면에 표면 장력을 이용한 진동으로 용 해 후 나타나는 동안 일정 하지 불안 증후군 신호 단단한 표면, 나타냅니다.
일반적으로, 냉각된 원자로 고체 연료 요소를 사용 하 여, 현재 가장 일반적인 유형의 NPP, 소유 방사능8의 견제를 위해 4 개의 연속 장벽. 첫 번째 장벽이입니다 연료 펠 릿 자체, 그것의 결정 구조와 마이크로 거시적인 다공성 고체 핵분열 및 휘발성 것 들의 일부를 보유할 수 있습니다. 일반적으로, 전체 연료 요소는 두 번째 보호 단계 작동 Zircaloy (스틸) 금속 피복에 배치 됩니다. 실패는 피복의, 세 번째 장벽 전체 NPP 내부 그릇, 일반적으로 강철 벽은 몇 ㎝ 두께 (기본 시스템)에 의해 감 금입니다. 마지막으로, 제약 (m 두꺼운 콘크리트) 건물 환경에 릴리스 전에 마지막 안전 장벽입니다.
물 냉각 시스템의 실패, NPP SA 핵심 과열 및 붕괴에 지도, 장소를 걸릴 수 있습니다. 과열 처음 분열 열 예정 이다입니다. 그러나, 냉각의 부재, 과열 수 있습니다 또한 계속 분열 제품 및 다른 높은 방사성 종 핵 코어 파편에 포함 된 잔여 감퇴 열 핵 연쇄 반응을 종료 후. 일반적으로, 낮은 녹는 화합물 (아마도 eutectics) 연료와 클 래 딩 간의 인터페이스에 형성 하지 않는 한 코어 용융 연료 요소의 중앙 부분에서 시작 됩니다. 현재 연구의 첫 번째 목표 수립 여부 같은 낮은 녹는 화합물 실제 연료 클 래 딩 시스템에 형성 될 수 있다 그리고,이 경우에, 무슨 녹는 온도 우울증 인 것 이루어져 있다. 이 질문에 대답 하기 위해 순수 하 고 혼합 연료 화합물의 용 해 동작 해야 먼저 온전 하 게 부과, 따라서 현재 접근의 더욱 중요 한 목표를 구성 하는 있는. 연료와 피복 함께 녹아, 액체 질량 것입니다 급속 하 게 기본 그릇의 바닥에가 고 있는 경우 나머지 물과 증기, 강철 벽과 반응 시작. 이 단계에서 강철 수 또한 연료/피복 함께 녹아 있을 뜨거운 혼합물. 결과 용암 같은 액체 "진 피" 라고 합니다. 이 뜨거운, 높은 방사성 혼합물 강철 벽 통해 녹아 있다 고도 가장 외부 방 벽을 구성 하는 콘크리트와 반응 결국 기본 포함 외부 무마 수 있습니다. 높은 열과는 진 피에 종의 높은 반응 물 분리 및 수소의 생산 발생할 수 있습니다. 이 무거운 산화, 또는 진 피는의 (거의) 수 화 (cf. 3 마일 섬에 후쿠시마 SAs), 증기와 수소 폭발의 위험을 추가 될 수 있습니다 질량과 NPP 구조 재료. 현재 실험 방법은 분리 및 몇몇 이벤트의 설명된 순서에 관련 된 많은 복잡 한 물리 화학적 메커니즘의 실험적인 분석을 허용 한다. 언급 한 순수한 구성 요소 분석 및 연료 클 래 딩 상호 작용, 여러 높은 온도 사이 상호 작용 메커니즘 등 단순화 된 시스템에 조사 Pu 포함 된 연료와 연료와 콘크리트, 강철 녹는 외 등등. 진 피 형성 잠재적으로 다른 분위기 (불활성 가스, 공기, 수소 또는 증기의 흔적)의 공부 될 수 있다 SAs의 포괄적인 이해에 대 한 중요 한 참조 데이터를 생산.
현재 접근, 특히 높은 용융 재료의 실험실 조사 적합도 다른, 더 많은 혁신적인 유형의 핵 연료 (기준, 예를 들어 우라늄 탄 화물 이나 질 화물)의 성공적인 분석에 대 한 고용 되었다, 기타 내 화 화합물, 지르코늄9, 탄탈륨, 하프늄 탄 화물, 금속 합금, 산화 칼슘10, 등등.

<table><tbody><tr><td>2채널 고속 고온계</td><td>: 개인적으로 조립된</td><td></td><td>고속 고온계. 650nm 및 488nm의 포토다이오드 검출기는 집속 대물렌즈 증폭기와 고속 로그 증폭기로 조립됩니다.</td></tr><tr><td>레이저 TRUMPF HLD4506, TRUMPF,&nbsp;</td><td>TRUMPF Schramberg, 독일</td><td>HLD4506</td><td>열제,</td></tr><tr><td>CDI 분광계</td>, <td>CDI</td><td>광학 분광기 카드, 256 채널</td><td>다중 파장 분광계 어레이</td></tr><tr><td>Ar+ 레이저</td><td>이온 레이저 기술</td><td>5500A-00</td><td>0.75 W RLS 레이저</td></tr><tr><td>오실로스코프 NICOLET</td><td>NICOLET, Madison, Wi, USA</td><td>Pro 44C 과도 디지타이저</td><td>AD 컨버터, 데이터 수집 시스템</td></tr><tr><td>SETNAG 산소 분석기</td><td>SETNAG, 마르세유, 프랑스</td><td>JC24V-M</td><td>오토 클레이브의 산소 분석을위한 ZrO2 전기 화학</td></tr><tr><td>셀 흑체 소스</td><td>POLYTECH CI Waldbronn, 독일</td><td></td><td>분광 온도계 교정을위한 맞춤형 흑체 소스</td></tr><tr><td>표준 교정 램프</td><td>POLARON, Watford, UK</td> 고온<td>계 및 분광계 교정을위한</td> <td>P.224c 및 P213c</td> 램프</tr></tbody></table>

레이저 열 및 빛 분석 조건에서 핵 물질의 연구에 대 한 원자력 발전소 사고 시뮬레이션

Laser-heating and Radiance Spectrometry for the Study of Nuclear Materials in Conditions Simulating a Nuclear Power Plant Accident

체르노빌 (전 소련, 1986)와 후쿠시마 (일본, 2011) 중요 하 고 심각한 사고에서 3 마일 섬 (미국, 1979), 원자력 발전소 (Npp), 세 번을 생겼다. 원인, 역학, 그리고 이러한 사고의 결과 대 한 연구 몇 실험실에서 지난 3 년간 전세계에서 수행 되었습니다. 이러한 연구 활동의 일반적인 목표는: 사고, 기존 및 잠재적인 새로운 원자력 발전소에 모두의 이러한 종류의 방지 그들의 최종 결과;의 최소화 그리고 궁극적으로, 실제 위험에 대 한 전체 이해 안전성 연결. 초우라늄 원소를 위한 유럽 위원회 공동 연구 센터의 연구소에서 레이저-난방 및 빠른 빛 spectro pyrometry 시설은 시뮬레이션에 사용 되는 실험실, 작은 규모에 NPP 코어 붕괴, 심각한의 가장 일반적인 종류의 사고 (SA) 원자로 냉각 시스템의 실패 때문에 발생할 수 있습니다. 이 시뮬레이션 도구 플루토늄 등 사소한 악티늄족 포함 된 분열 연료 샘플 진짜 핵 자료에 신속 하 고 효과적인 높은 온도 측정을 허용합니다. 이 점에서 그리고 많은 양의 데이터에 관한 극단적인 조건 하에서 재료를 생산 하는 기능, 현재 실험 방법은 확실히 독특한입니다. NPP의 현재와 미래의 개념에 대 한 결과 예 몇 가지 다른 유형의 핵 연료의 용융 행동에 제공 됩니다: 우라늄-플루토늄 산화물, 탄 화물, 질 화물. 봉쇄 재료로 산화 연료의 높은-온도 상호 작용에 결과 또한 간략하게 표시 됩니다.

그림 3 다양 한 산화 수준의 이산화 우라늄에 측정 하는 실제 온도 thermograms 표시 (UO2 + x 0 &lt; x &lt; 0.21)2. 이산화 우라늄은 현재 안전성에 가장 일반적인 연료의 필수 요소입니다. 다양 한 산소 하이퍼 산출할 수준의 그것의 산화는 정상과 비정상 반응 조건12에서 발생할 수 있습니다. 현재 방법으로 보였다는 UO2 산화 용융/응고 포인트의 극적인 감소 귀 착될 수 있다 최대 700 케이 의해 이 경우에, 실험 (그는 10 MPa) 보다 높은 불활성 가스 압력에서 높은 온도에서 높은 비 합동 증발을 억제 하기 위해 실시 했다.
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/54807/54807fig3.jpg"> 
그림 3: Thermograms는 레이저가 열 화학 량 론 그리고 hyperstoichiometric 이산화 우라늄 샘플 ( 2) 후 측정. 예를 들어 더블 펄스 레이저 프로 파일 그래프에 표시 됩니다. Thermograms 여러 UO2 + x 작곡에 대 한 기록 됩니다. 응고 체포 크게 다른 온도에 녹는/냉동 온도 및 응고 역학의 진화 U O 시스템 공개 샘플 구성에 따라 다른 기능을 발생 합니다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54807/54807fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
그림 4는 고온 (직선) 계 및 spectro 고온 계 thermograms 플루토늄이 산화물 샘플 레이저 (0.3 MPa에서 압축 공기) 산화 분위기에서가 열에 기록. 또한, PuO2 는 필수적인 핵 연료 구성 요소입니다. 같은 그림에서 두 개의 빛 스펙트럼 spectro 고온 계 다른 온도에 의해 측정 인세트 커브 피팅 실험 데이터와 해당 하는 T 와 ελ 값 함께에서 표시 됩니다. 현재 연구 감사 PuO2 녹는 동결 온도 3,017 K ± 28 K, 300 K 보다 더 높은 이전 보다 전통적인 난방 방법으로 표시 된 재평가 했다. 그 방법을 결과 샘플 및 포함, 현재 원격 난방 방식으로 크게 해결 되었습니다 문제 간의 광범위 한 높은 온도 상호 작용에 의해 확실히 영향을 굴복.
<img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/54807/54807fig4.jpg"> 
그림 4: Thermograms 융 점 넘어 온수 플루토늄 산화물 샘플 레이저 측정. 기본 그래프: 검은 실선 및 전체 블랙 서클 대표 thermograms 기록한 산화 분위기 아래 PuO2 샘플에 빠른 고온 계 및 다중 파장 spectro-고온 계, 각각. 흰 동그라미 피팅 플랑크의 생기 법12실험적인 생기 데이터에 의해 얻은 스펙트럼 emittance 값을 나타냅니다. 2 인세트 예제 스펙트럼 기록 (검은 동그라미)를 표시 하며 (빨간 실선) 액체 및 동결 PuO2, 각각, 회색 체 가정 내에서. 이러한 플롯에 래 디 언스 Lλ 첫 번째 방사선 상수 c1 편의 위해 정규화 됩니다. 주요 열상 0.83의 평균 일정 emittance를 사용 하 여 얻은 했다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54807/54807fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
그림 5에서는 UO2 와 다른 분위기에서 ZrO2 의 혼합물에서 수행 레이저 열 펄스의 시리즈. 이 테스트 조건에는 NPP에 실수로 온도 소풍의 경우 생성 될 수 있습니다의 대표 이다. 용융/응고 점 실험 아르곤에서 실시 하는 경우 연속 촬영을 통해 잘 반복 온도에서 발생 합니다. 다른 한편으로, 용융/응고 온도 압축 공기에서 레이저-난방 사이클을 수행 레이저 샷 이상 감소. 이 후자의 경우에,을 보여줍니다 샘플 되 면 점점 레이저 열 치료 동안 산화 된다. 또한, 혼합된 UO2-ZrO2 산화물의 경우 녹는점 우울증 산소 하이퍼 산출할 조건에서 발생합니다.
<img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/54807/54807fig5.jpg"> 
그림 5: Thermograms 가압된 아르곤 및 공기 혼합된 UO2-ZrO2 샘플 측정. 용융/응고 점 실험 아르곤 (검은 thermograms)에서 실시 하는 경우 연속 촬영을 통해 잘 반복 온도에서 발생 합니다. 다른 한편으로, 용융/응고 온도 레이저 난방 사이클을 압축 공기 (녹색 thermograms)에서 수행 레이저 샷 이상 감소. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54807/54807fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
더 보기는 소재, 우라늄 dicarbide의 다른 종류를 염려 한다. 이것은 잠재적으로 더 높은 온도에서 작동 하 고 상당히 붕괴 사고의 위험을 감소, 핵 연료의 대체 개념에 대 한 가능한 소재로 상상 된다. 탄소 (명목상 UC2.8)의 큰 과잉을 포함 하는 새로운 구성 현재 접근14와 함께 처음으로 조사 되었다. 이 경우 UC2-C 공 융 온도, 27,37 K ± 20 K에 설립 2,050 K ± 20 K. 고정 큐빅 정방 (α→β) 고체 전환 함께 래 디 언스 참조로 사용 되었다 최대 0.7 650에 증가를 탄소 풍부한 화합물의 NSE 측정 되었다 nm, ελ = 0.53 값 순수한 우라늄 dicarbide 공 융의 한계에 대 한 설립 되었습니다 반면. 이 증가의 과잉 탄소 demixing에 비추어 분석 되었고 liquidus 온도 (3,220 ± UC2.8에 대 한 50 K)의 결정에 대 한 사용. 큐빅 정방 전환에 의해 육성도 빠른 고체 확산으로 인해 실내 온도에 냉각 후 플레이트 공 융 구조의 명백한 흔적을 관찰 수 있었다. 공 융 표면 C/UC2-x 구성 수 질적, 하지만 지속적으로, 다음 기록 된 빛 스펙트럼의 도움으로 냉각 과정 그림 6에서와 같이 a와 b.흥미롭게도, 현재 NSE 분석, 액체 단계에서 외부 액체 표면 거의 전적으로 우라늄 dicarbide의 구성 했다, 반면 그것 있어 빠르게 농축 동결 시 demixed 탄소에 보여주었다. Demixed 탄소 추가 냉각 하는 동안 내부 대량으로 신속 하 게 마이그레이션할 것 같았다. Α→β 전환에서 우라늄 dicarbide는 다시 전체 외부 표면 거의 다루고 있습니다. 이러한 세부 사항을 매우 높은 온도에 물자의 모든 원자로 노심에서 통제 온도 증가 시 화합물의이 종류의 분석을 위해 필수적입니다. 그들은 그들이 거의 다른 실험 조사 기술에 액세스할 수 있을 것 이라고 하는 반면 빛 분광학 분석, 기초만 추론 했다.
<img alt="Figure 6" src="/files/ftp_upload/54807/54807fig6.jpg"> 
그림 6: 열상 및 빛 스펙트럼 가압된 아르곤14UC2.8 샘플 측정. 열상의 냉각 단계)는 UC2.8 샘플에 기록. 전체 동그라미는 빛 스펙트럼 spectro 고온 계에 의해 기록 된 시간 포인트를 식별 합니다. 빛 스펙트럼의 b) 4 예는 다른 온도에 기록. 그림 5a에서 표시 열 체포에 해당 하는 다른 세 동안 그들 중 하나 액체 UC2.8에 기록 되었다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54807/54807fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

우리는 진짜 핵 연료 클 래 딩, 실험 제시 하 고 억제 물질이 빛남 분광학 및 열 분석에 의해 그들의 행동을 공부 하는 동안 3000 K 이상 온도에 열 하는 레이저. 이러한 실험 시뮬레이션 실험실 규모, 용암 상 원자로 코어 붕괴 다음의 형성.

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and ...

이 절차의 전반적인 목표는 원자력 발전소의 노심 용융 사고의 초기 단계를 실험실 규모로 시뮬레이션하여 코륨 형성과 관련된 용융 거동을 연구할 수 있도록 하는 것입니다. 이 실험적 접근 방식은 원자력 발전소 사고 연구의 주요 질문에 답하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 대기에 따라 코어의 열역학적 안정성이 저하될 수 있는 온도를 결정할 수 있습니다.이 기술의 주요 장점은 원격으로 수행되어 실험에서 실제 방사성 물질을 사용할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 반응기 코어 재료의 용융 거동에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 다른 내화 세라믹, 고온 초합금 및 항공 우주 코팅에도 적용할 수 있습니다. 이것은 짧은 시간 동안 매우 높은 온도에서 재료를 연구하는 독특한 방법입니다.따라서 관찰된 재료 거동에 대한 열역학적 평형 기준 상태를 설정하는 데 매우 유용합니다. 먼저, 참조 표준 램프를 사용하여 고속 2채널 고온계와 분광 고온계를 보정합니다. 보정 상수를 결정합니다.광학 품질 창이 있는 차폐 글로브 박스에서 고온 지르코니아 접착제 또는 흑연, 몰리브덴 또는 텅스텐 나사가 있는 홀더에 샘플을 장착합니다. 샘플을 광학 품질 창이 있는 제어된 분위기의 오토클레이브 반응기에 수평으로 홀더에 놓습니다. 글로브 박스의 광학 보드에 오토클레이브를 고정합니다.오토클레이브 뒤에 레이저 흡수 흑연 스크린을 장착합니다. 온도 균일성을 보장하려면 파이로미터 관측 지점보다 최소 10배 더 큰 레이저 스폿을 생성하는 초점 장치 렌즈를 선택하십시오. 그런 다음 초점 장치를 고출력 레이저 광섬유 시스템에 연결하고 광섬유 라인이 꼬이지 않도록 주의합니다.저전력 적색 파일럿 레이저를 켜고 스폿이 오토클레이브의 샘플 중앙에 오도록 빔을 정렬합니다. 그런 다음 아르곤 이온 레이저를 켭니다. 파란색 점이 샘플의 빨간색 파일럿 레이저 스폿 중앙에 오도록 레이저를 정렬합니다.2채널 고온계와 분광 고온계는 샘플에 따라 광학 테이블에 장착됩니다. 목표가 샘플에 올바르게 초점을 맞추고 있는지 확인합니다. 그런 다음 광섬유 결합 광원을 2채널 고온계의 접안렌즈에 비추고 선명하게 정의된 조준 지점이 샘플 표면에 투영되는지 확인합니다.관측 지점이 빨간색과 파란색 레이저 반점 중앙에 오도록 고온계를 조정합니다. 동일한 기술을 사용하여 분광 고온계를 정렬합니다. 그런 다음 샘플 표면, 글로브 박스 및 오토클레이브 창에서 빨간색 파일럿 레이저의 기생충 반사를 확인합니다.기생충 반사가 발생하는 모든 곳에 흑연 스크린을 배치합니다. 다음으로, 오토클레이브를 비우고 반응 대기로 5회 보충합니다. 그런 다음 오토클레이브에 원하는 압력에 대한 반응 분위기를 채웁니다.실험을 진행하기 전에 산소 전위가 안정화될 때까지 기다립니다. 고온계와 고출력 레이저 전위차계를 모두 아날로그/디지털 변환기 역할을 하는 오실로스코프에 연결합니다. 오실로스코프를 컴퓨터에 연결합니다.오실로스코프 소프트웨어에서 데이터 수집 트리거의 파라미터를 설정합니다. pyrometer와 spectro-pyrometer calibration constants를 입력합니다. 고출력 레이저 소프트웨어에서 새로운 가열 프로그램을 만듭니다.시료 융점이 2, 500켈빈보다 높으면 적절한 전력 수준으로 예열 단계로 프로그램을 시작합니다. 다음으로, 샘플을 용융 온도보다 훨씬 높게 가열하기 위해 3-4회의 빠른 레이저 샷 주기를 정의합니다. 샘플은 주기 동안 실온 이상으로 유지되어야 합니다.다양한 레이저 펄스 강도와 지속 시간으로 추가 사이클을 생성합니다. 그런 다음 적절하게 차폐된 제어실에서 레이저 가열 프로그램을 테스트하고 수냉식 흑연 흡수기에 쏘아 데이터 수집 트리거를 트리거합니다. 트리거 시스템이 제대로 작동하고 데이터가 수집되었는지 확인합니다.시스템이 준비되면 레이저 경로를 흡수기에서 샘플로 변경하여 흑연 실드를 제거합니다. 빨간색 파일럿 레이저를 비활성화하고 고출력 레이저를 활성화합니다. 난방 프로그램을 시작합니다.가열/냉각 주기의 예열 단계 후 프로그램을 일시 중지하고 샘플 모양을 확인하십시오. 실험용 서모그램이 시료의 성공적인 용융 및 응고를 나타내는지 확인합니다. 샘플이 손상되지 않은 경우 가열/냉각 주기를 몇 번 더 수행하여 각 주기 후에 샘플을 확인합니다.샘플이 녹거나 깨질 때까지 이 과정을 계속하십시오. 실험이 끝나면 고출력 레이저를 끄고 오토클레이브를 환기시킨 다음 대기압에서 안정화되도록 합니다. 시료 및 시료 단편을 오토클레이브에서 차폐 용기로 옮겨 나중에 특성화할 수 있습니다.에탄올과 실험실용 물티슈를 사용하여 오토클레이브 내부와 창문을 청소합니다. 이산화우라늄의 용융 및 응고 거동은 산소 함량이 증가하는 대기에서 평가되었습니다. 실제 온도 서모그램은 이산화우라늄 산화 수준이 증가하면 용융 응고점이 최대 700켈빈까지 감소하는 것으로 나타났습니다.이산화플루토늄의 용융/동결 온도를 재평가한 결과, 이전에 보고된 것보다 300켈빈 이상 높은 것으로 밝혀졌다. 이는 기존 가열 공정에 영향을 줄 수 있는 샘플과 용기 사이의 고온 상호 작용을 피하는 원격 가열 방법에 기인합니다. 혼합 이산화우라늄-이산화지르코늄 샘플은 아르곤과 압축 공기 모두에서 연구되었습니다.아르곤 대기에서 시료 용융 및 응고 온도는 연속적인 가열 및 냉각 주기에서 거의 동일하게 유지되었습니다. 압축 공기에서 용융 및 응고 온도는 연속적인 사이클에 걸쳐 감소하여 샘플 산화를 시사합니다. 탄소가 풍부한 이탄화 우라늄의 일반 스펙트럼 방사율 분석은 냉각 중에 표면이 탈혼합 탄소에 의해 빠르게 농축되었지만 탈혼합 탄소는 알파-베타 상 전이 온도에서 샘플 표면에서 거의 완전히 이동했음을 나타냅니다.주어진 유형의 재료에 대해 최적의 실험 조건이 설정되면 서로 다른 샘플에 대해 여러 열 사이클을 수행할 수 있습니다. 이는 통계 분석에 유용한 많은 양의 실험 데이터 포인트입니다. 이 절차를 시도하는 동안 선박 내부의 대기 및 레이저 출력과 같은 실험 매개변수를 조사된 각 재료에 대한 시행착오 방법을 통해 최적화하는 것이 중요합니다.이 절차에 따라 서모그래피와 같은 다른 기술을 수행하여 시료 가장자리의 실제 온도 분포를 측정하거나 자외선 분광법과 같이 고온에서 스펙트럼 방사율 거동을 결정할 수 있습니다. 고출력 레이저로 작업하려면 숙련된 전문가가 평가해야 하는 위험이 수반된다는 것을 잊지 마십시오. 이 절차를 수행하는 동안 보안경 착용 및 적절한 레이저 차폐 사용과 같은 예방 조치를 항상 취해야 합니다.핵심 정보를 연구하기 위한 다른 접근법이 존재하지만, 이 접근법만이 플루토늄 및 기타 초우라늄 원소를 포함하는 물질에 대한 조사를 허용합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 실험실 규모에서 연구하고 시뮬레이션하는 방법을 어느 정도 이해할 수 있을 것이지만 실제 핵 물질에 대해 원자력 발전소 노심 용융 사고에서 코륨 형성을 이해할 수 있습니다. 이 연구 작업을 주도하는 물질은 방사성이 높다는 점에 유의하십시오.이러한 종류의 활동은 항상 현지 방사선 방호법을 준수하고 권한을 부여받은 경찰관의 감독 하에 수행되어야 합니다.

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Research

연구

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Chemistry

화학

토양에 닮은 LIBS 검출 기능은 펄스 에너지 및 타이밍 파라미터의 범위를 사용하여 시험 하였다. 교정 곡선은 다른 매개 변수에 대한 검출 한계 및 감도를 결정하는 데 사용 하였다. 일반적으로, 결과는 낮은 펄스 에너지 및 비 게이트 탐지를 사용하여 탐지 기능에 상당한 감소가없는 것으로 나타났다.

토양 닮은를 사용하여 펄스 에너지 및 타이밍 매개 변수에 대한 레이저 유도 내역 분광학 결과의 의존

시간이 해결 원자와 이원자 분자 종은 LIBS를 사용하여 측정된다. 스펙트럼은 Nd 개의 광학 항복 플라즈마의 생성 다음 다양한 시간 지연에 수집된다 : YAG 레이저 방사선 및 전자 밀도와 온도를 추론하기 위해 분석된다.

측정 및 수소 원자와 이원자 분자 무조건, C 분석<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, 및 티오 스펙트럼 뒤에 오는 레이저 광에 의한 고장

얇은 기관 및 종양 조직에서 수행 레이저 유도 분석 분광법을 성공적으로 하나님 기반의 나노 입자에서 발행 자연 요소와 인위적으로 주입 가돌리늄 (하나님을) 발견되었습니다. 화학 원소의 이미지는 100 μm의 양적 서브 밀리미터 감도의 해상도에 도달했습니다. 표준 광학 현미경과 설치의 적합성은 같은 생체 조직의 여러 이미지를 제공하기 위해 잠재력을 강조한다.

레이저 유도 내역 분광학 : 장기 조직에 나노 입자의 매핑 및 정량을위한 새로운 접근

새로운 절제 물질과 수치 모델링의 개발에는 광범위한 실험적 조사가 필요합니다. 이 프로토콜은 플라즈마 흐름에서 물질 반응 특성화를 위한 절차를 설명하며, 핵심 기술은 방출 분광법(emission spectroscopy)에 의한 반응성 경계층의 화학적 성질과 함께 물질 후퇴를 추적하는 비간섭적 방법입니다.

Plasmatron에서 절제 재료 시험 중에 방출 분광 경계 계층 조사

우리는 악기의 방사능 오염없이, 표준 마이크로 라만 분광기와 호환 높은 방사성 샘플의 라만 분광 분석을위한 기법을 제시한다. 우리는 또한 악티늄 화합물 및 조사 된 연료 재료를 사용하여 일부 응용 프로그램을 보여줍니다.

표준 마이크로 라만 분광계를 사용하여 높은 방사성 샘플의 라만 분석을위한 소설 기법

이 기사는 CO 2 , N 2 및 CH 4 와 같은 안정한 분자의 변환 / 활성화의 적용을위한 효율적인 비평 형 화학 반응을 유도하는 데 사용되는 유동 마이크로파 반응기에 대해 설명합니다. 여기에 설명 된 절차의 목표는 현장 가스 온도 및 가스 변환을 측정하는 것 입니다 .

효율적인 고온 화학을위한 비평 형 마이크로 웨이브 플라즈마

이 프로토콜의 목표 레이저 microirradiation를 사용 하 여 다른 유형의 DNA 손상, 비교적 간단한 가닥 나누기 등 복잡 한 손상, DNA 손상 신호 및 복구 요소에서 어셈블리 피해 사이트 vivo에서 공부를 유도 하는 방법을 설명 하는 것입니다. .

간단 하 고 복잡 한 DNA 손상에 세포질 응답 Vivo에서 공부 레이저 Microirradiation

공초점 형광 현미경 검사 법 및 레이저 마이크로 조사 제공 도구 DNA 손상 유도 및 선택한 하위 핵 분야에서 DNA 수 선 단백질의 응답을 모니터링. 이 기술은 크게 손상 감지, 신호, 및 채용의 우리의 지식의 전진 했다. 이 원고에서는 단일 및 이중 가닥 브레이크 수리 검사 이러한 기술을 보여 줍니다.

단일의 검사 및 포유류 세포에서 이중 가닥 브레이크 수리에 대 한 레이저 마이크로-방사선의 응용

DNA 손상 복구 속도 론을 공부 하 고 정의 된 하위 핵 지역에서 병 변 유발 하는 시스템이 필요 합니다. 레이저 검사 confocal 현미경 405 nm 레이저 장비를 사용 하 여 지역화 된 이중 가닥 나누기를 만들고 이러한 병 변에서 수리 요인의 역학을 계량 하는 자동화 된 절차를 제공 하는 방법을 설명 합니다.

단백질 DNA 장애 405 Nm 레이저 마이크로 방사선 조사를 사용 하 여 채용의 조사

진공 유도 용 해 시, 레이저 유도 분 광 법은 용융 합금의 주요 성분 요소에 대 한 실시간 정량 분석을 수행 하는 데 사용 됩니다.

레이저 유도 분해 분 광 법에의 한 용융 진공 유도의 정량 분석

배우세요 원자력 발전로 핵심 용융 사고의 초기 단계를 레이저 가열 기법으로 실험실 규모에서 시뮬레이션하는 방법을. 이 원격 가열 기술은 실제 방사성 물질을 안전하게 사용하여 코리움 형성 과정과 재료의 열역학적 안정성을 연구할 수 있게 합니다.

레이저 열 및 빛 분석 조건에서 핵 물질의 연구에 대 한 원자력 발전소 사고 시뮬레이션

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