Diamond的AML试验为积极实验开辟了道路

钻石光源，英国国家同步加速器，庆祝其专用活性材料实验室(AML)的正式启动，该实验室将加强对核设施，废物处理和修复以及进行独特样品分析的人员对辐照材料的研究。

Sellafield Ltd .首席技术官Robin Ibbotson博士为新实验室揭幕。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博士发表了演讲。这些经验丰富的用户已经在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物质的研究。

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所能达到的效果;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和英国其他主要研究人员的团队。

光束线首席科学家弗雷德·莫塞尔曼斯教授说:“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。他们现在不需要往返于他们的家乡大学实验室来重新装载他们的样本细胞或重新处理他们的样本。”

moselmans教授为我们的读者指出了独立研究小组将参与的四个主要领域;

a)负责活性物质废物处理的机构;那些研究辐照对结构和环境破坏的影响。“在这里，用户将看到活性材料在环境中的行为，也会看到包装锕系元素的材料，以便长期处置。他们还将研究，在中期，目前的储存条件可能会如何改变这些燃料和其他锕系元素废物。”

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，样本会很小或通常很小，(从其他地方的大样本中制备)”

c)新建筑材料-例如钢和石墨-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，因为实验设备将能够在现场装载。”

d)核聚变——对超导体等新型材料的试验

裂变-对放射性物质，如铀的试验。

他说:“这个实验室一直在帮助这些研究(核聚变)，并将继续这样做。我不认为这将有助于核燃料的测试，但它可能会有所帮助(如b，测量非常小的样本)。”

虽然上述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了解不同配体溶液中铀的电子结构。他补充说，还有一些研究锕系元素物理性质的小组，实验室也可以帮助他们。

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超导磁体，而超导磁体对于聚变托卡马克发电厂至关重要。在Susannah Speller教授的带领下，这些特殊的实验使用了经过He+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，斯佩勒教授的团队正在研究在维也纳TRIGA裂变反应堆中辐照过的REBCO样品。

“在AML，我们能够对样品进行一些初步蚀刻，以去除不需要的层，然后将它们放入容器中，将它们运送到光束线上，”斯佩勒教授解释说。“然后我们可以将它们带回AML，执行退火以测试缺陷恢复，并将它们带回光束线以检查结果。我们是反洗钱实验室的第一批用户，我们只能研究这些中子辐照的材料，因为我们可以进入这个设施。”

用户群体在光束线上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，以了解许多不同环境中锕系元素和其他放射性元素的当地化学性质;扫描x射线发射光谱，了解材料的电子结构;微和纳米x射线荧光和x射线吸收近边缘结构光谱学，以观察环境中的锕系元素(和锝)，例如福岛周围的颗粒;断层扫描;用小角度散射来观察溶液中小颗粒的形成。

AML已经开展了一些先进的细胞表征工作，包括装载在细胞中的高活性石墨样品(由用户提供)，适合在实验室的I12上进行测量，以及在超导带上进行退火实验，这些实验已经被照射，以观察退火如何帮助通过x射线发射光谱恢复原始结构。预计不久将进行一项研究H2与UO2(模拟燃料)的吸收和反应的实验，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，以新型扭转钻机的形式测试在温度下使用石英电池的活性材料。以前希望进行这种实验的用户必须自己设计设备，然后在使用之前进行安全分析。使用TR6钻机，用户只需要提供样品的详细信息，并准备好正确的尺寸，因为新钻机已经由戴蒙德进行了安全分析和测试。

预计今年年底，TR6钻机预计将在6个月内投入使用;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发生的情况。“这可能需要几个月的时间;实验室的工作没有时间限制，但在光束线上的测试必须与它的完整用户程序相适应。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。

“核能(裂变)发电站使用了很多材料，比如石墨和锆合金，英国的学者可能会接触到这些材料。这些电站在使用中已经被辐射了一段时间，对于了解电站的潜在寿命(充分、安全地利用投资)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，材料会安全更长时间，或者事实并非如此;但在实际的分析完成之前，这是未知的，”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，需要对放射性核素与设施建设中使用的材料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导致的材料结构变化是核工业和在该领域工作的学者面临的主要挑战。”科学研究对于提供有助于决策的证据至关重要。例如，在审查老化的基础设施并对其使用寿命做出判断时，或者在设计全新的核设施时。”

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