AML在Diamond的启动为积极实验开辟了道路

英国国家同步加速器“钻石光源”庆祝其专用活性材料实验室(AML)正式启动，该实验室旨在加强与核设施、废物处理和补救有关的人员对辐照材料的研究，以及那些进行独特样品分析的人员。

Sellafield有限公司首席技术官Robin Ibbotson博士主持了新实验室的开幕仪式。当天，曼彻斯特大学的Katherine Morris教授、布里斯托尔大学的Suchandrima Das博士和谢菲尔德大学的Martin Stennet博士都进行了演讲。这些有经验的用户已经利用实验室提供的许多新机会来推进他们对活性和放射性材料的研究。

AML是全球同步加速器中第一个集成处理设施，提供湿/干实验室和计数室，用于在束流线分析之前直接表征样品。这改变了用户在光束线上可以实现的功能;虽然来自曼彻斯特大学、布里斯托尔大学和谢菲尔德大学的团队正在现场进行大部分活性材料研究，但新实验室现在为其他用户提供了进入“活性”实验的机会，例如来自牛津大学材料系的人员和英国其他关键研究人员。

光束线首席科学家Fred Mosselmans教授说:“以前我们只能在现场制备活性非常低的样品。这使得我们的用户社区很难调整他们的实验。他们现在不需要在自己的大学实验室之间来回重载样本细胞或重新处理样本。”

莫塞尔曼斯教授为我们的读者指出了独立研究小组将涉及的四个主要领域;

a)研究活性物质废料处理的;还有研究辐射对结构和环境破坏的影响。“在这里，用户将研究活性物质在环境中的行为，也将研究包裹锕系元素的长期处理材料。他们还将研究，从中期来看，目前的储存条件可能会如何改变这些燃料和其他锕系废物。”

b)材料分析——特别关注大量和可能少量的燃料

“实验室可能会鼓励这些研究，样本将很小或通常非常小，(从其他地方的较大样本中制备)”

c)新建材料——如钢和石墨——应变对辐照材料撞击和击穿的影响

“这是实验室将提供最大帮助的领域，因为实验钻机将能够在现场装载。”

d)熔合——新型材料(如超导体)的测试

放射性物质如铀的裂变试验。

“实验室已经协助了这些研究(聚变)，并将继续这样做。我不认为它将有助于核燃料的测试，但它可能有助于(如b，非常小的样品的测量)。”

虽然以上内容涵盖了与核工业有关的大部分工作，但它也将使一些更基本的铀(和其他元素)科学成为可能，即有一个用户组正在使用x射线发射光谱更好地理解铀在各种配体溶液中的电子结构。他补充说，还有一些小组正在研究锕系元素的物理性质，实验室也可能对他们有所帮助。

牛津大学材料系的研究人员正在使用多种技术组合来探索辐射如何破坏核聚变托卡马克发电厂所必需的超导磁体。在苏珊娜·斯佩勒教授的领导下，这些特殊的实验使用了用氦离子辐照的REBCO(稀土钡铜氧化物)材料。离子辐射通常被用作中子辐射的替代品，因为它不会使材料具有放射性。然而，我们还不知道它是否会在REBCO中产生与中子辐照相同的缺陷。为了找到答案，斯佩勒教授的团队目前正在使用在维也纳TRIGA裂变反应堆中辐照过的REBCO样品。

斯佩勒教授解释说:“在AML中，我们能够对样品进行一些初始蚀刻，以去除不需要的层，然后将它们放入容器中，将它们传输到光束线。”“然后我们可以将它们带回AML，执行退火以测试缺陷恢复，并将它们带回束线以检查结果。我们是AML的第一批用户，我们只能调查这些中子辐照材料，因为我们可以使用这个设施。”

束线用户组最有可能使用的技术包括扫描x射线吸收光谱，包括表面测量，以了解锕系元素和其他放射性元素在许多不同环境中的局部化学性质;扫描x射线发射光谱，了解材料的电子结构;微纳米x射线荧光和x射线吸收近边缘结构光谱，以观察环境中的锕系元素(和锝)，例如来自福岛周围的颗粒;断层扫描;小角度散射从溶液中观察小颗粒的形成。

一些先进的细胞表征工作已经在AML进行，包括在细胞中装载的高活性石墨样品(由用户提供)，适合在实验室中测量I12，以及在超导磁带上进行退火实验，这些超导磁带经过辐照，以观察退火如何帮助通过x射线发射光谱恢复原始结构。一项观察H2与UO2(模拟燃料)的吸收和反应的实验预计将很快进行，以了解在乏燃料储存过程中可能发生的一些反应。

Diamond还将提供一个经过验证的环境，以一种新的扭转钻机的形式，在温度下使用石英电池来测试活化材料。以前，希望进行这类实验的用户必须自己设计装置，然后在使用前进行安全分析。对于TR6钻机，用户只需要提供样品的详细信息，并将其准备为正确的尺寸，因为新的钻机已经由Diamond进行了安全分析和测试。

预计今年底，TR6钻机投产后6个月内即可投入使用;这将用于最初测试非活性样品，并在使用活性样品之前考虑所有可能性。“这可能需要几个月的时间;实验室的工作没有时间限制，但对光束线的测试必须符合其完整的用户程序。因此，2023年底可能是对该装置进行积极实验的最早日期，”莫塞尔曼斯教授说。

“在核(裂变)电站中使用的材料有很多，比如石墨和锆合金，英国的学者可能有机会获得这些材料。这些电站在使用中已经受到了一段时间的辐照，对于了解电站的潜在寿命(安全地充分利用投资)和设计新设施来说，尽可能了解辐射对其结构特性的影响是很重要的。目前，人们做出了很多保守的假设——通过测试这些材料，可能会发现这些假设过于保守，材料的安全时间更长，或者事实并非如此;但在实际分析完成之前，我们不知道，”莫塞尔曼斯教授说。

同样，了解封装核废料中放射性核素行为的腐蚀影响对于模拟和了解英国拟议的地质处置设施的未来性能至关重要;他补充说，要做到这一点，需要对核设施建设中使用的材料与放射性核素的相互作用有深入的了解。

曼彻斯特大学的山姆·肖教授说:“了解由于操作和辐射损伤而导致的材料结构变化是核工业和该领域的学者面临的主要挑战。科学研究对于提供证据以帮助决策至关重要。例如，在审查老化的基础设施并对其寿命做出判断时，或者在设计全新的核设施时。”

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