硼硅酸鹽玻璃電子和γ射線輻照效應等效性分析

卯江江，王天天，張曉陽，孫夢利，王鐵山，彭海波

(蘭州大學核科學與技術學院，蘭州730000；特殊功能材料與結構設計教育部重點實驗室，蘭州730000)

隨著中國核電裝機容量不斷增長，對核電產生的放射性廢物的處理成為一個亟待解決的問題。放射性廢物按照放射性活度或釋放熱量可分為中、低放廢物和高放廢物。目前，國際上處理高放廢物的普遍方式是將高放廢物固化到玻璃體中，置于地表下500～1 000 m的巖層中，防止高放廢物進入生物圈[1]。用于固化放射性廢物的玻璃稱為玻璃固化體，常見的玻璃固化體有硼硅酸鹽玻璃和鐵磷酸鹽玻璃[2]。

作為高放廢物的第一層屏障，玻璃固化體在輻照條件下是否會發生核素遷移成為人們關心的問題。為在實驗室中模擬玻璃固化體在地質處置中的輻照效應，人們采用離子輻照、短壽命α放射性核素摻雜和電子輻照來加速實驗[3-5]。Weber等、Peuget等、Boizot等和孫夢利等從不同角度證實輻照后玻璃的宏觀和微觀結構會發生改變[4, 6-11]。姜耀中等[12]使用γ輻照基礎配方玻璃，輻照后玻璃的浸出性能和顏色發生了變化。然而，對于不同的輻照方式，輻照效應是否相同，該如何模擬衰變產生的輻照效應仍然值得討論。

天然放射性材料的衰變分為α，β和γ衰變，分別出射α粒子、電子和γ射線，其中，α粒子與玻璃的相互作用過程可看成一個高能的氦離子和一個低能的反沖核同時與玻璃的相互作用過程。Peuget等指出α衰變引起的輻照效應與玻璃中的核能量沉積有關[13]。……