澳大利亚核科技组织 信用:澳大利亚核科技组织 “在铀化学方面仍有许多问题需要回答，特别是在核燃料循环方面；但是，当研究人员将他们的技能和专业知识结合起来时，就能找到开创性的重大解决方案
张兆明，ANSTO核燃料循环首席研究科学家
美国国家标准组织在鉴定含铀化合物方面的大量专业知识为一个锕系化合物家族中原子结构畸变的起源的新系统研究做出了贡献
这些化合物被称为金红石型混合金属三元(三部分)铀氧化物
金红石是指主要由二氧化钛组成的矿物化合物
在发表于《无机化学》的研究中，一大群研究人员利用中子和同步加速器辐射以及理论计算，在金红石相关的混合金属三元铀氧化物系统中系统地建立了精确的晶体结构和铀氧化态
“这些化合物与乏核燃料有关，但这项研究对铀矿学也很重要，因为在自然界中已经发现了一些三元铀氧化物，”ANSTO的主要作者张说
铀和混合金属铀化合物具有独特而复杂的化学性质以及放射性，需要特殊处理
理解原子行为和晶体结构的变化很重要，因为它们与材料特性密切相关，特别是与乏核燃料相关的特性
“根据以前的研究，所有混合金属三元铀氧化物的晶体结构主要由铝和铀离子的相对大小决定
然而，在描述晶体结构对称性的正确空间群中，对一种特定的金红石相关混合金属三元铀氧化物(β-CdUO4)存在一些争议，这最初促使我们开始了目前的研究
张
虽然对其中一些材料的研究可以追溯到曼哈顿计划，但是表征技术的现代进步使我们能够解决对它们复杂化学行为的认识上的差距
这项调查始于1980年
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第一作者，博士的作品
加布里埃尔·墨菲(Gabriel Murphy)，现就职于德国福山森特勒姆(ForschunsZentrumJülich)的核废料管理和反应堆安全研究所，由ANSTO的张和悉尼大学的布兰登·肯尼迪教授负责
墨菲博士
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论文对某些混合金属三元铀氧化物中铀的凝聚态化学进行了探索和阐述，揭示了一些显著的性质，即
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确定了α-SrUO4-x中可逆的氧缺陷有序化和对称性降低转变
当前研究的调查者使用高分辨率x光和中子衍射、x光吸收近边缘结构(XANES)光谱学和理论计算的组合来理解金红石相关混合金属三元铀氧化物AUO4中出现的结构扭曲
发现畸变表现为结构中AO6多面体单元的倾斜，这是由于A和U阳离子之间的尺寸失配造成的
倾斜角的演变也可以用于预测不同空间组之间的相变
“虽然多面体倾斜以前在其他混合金属氧化物中有过报道，但这是第一次将这种现象应用于混合金属铀氧化物，”张说
研究人员还重点强调了与混合金属铀氧化物应用标准铀计算代码相关的挑战和限制
例如，这种代码在核燃料或燃料包壳混合金属铀氧化物产品的结构-性能关系预测中是至关重要的，在这些产品中，用实验方法进行研究往往过于困难
因此，研究人员为此提供了一种校正方法，并帮助指导混合金属铀氧化物材料的未来研究
这项工作是澳大利亚和德国科学家长期合作的结果，其中包括美国国家科学技术组织的马克斯·阿夫迪夫博士、欧也妮·郭和丹尼尔·格雷格
作者感谢博士
安斯托矿产业务部门的克里斯·格里菲斯对放射性材料处理的支持进一步推动了这项工作
“在铀化学，特别是在核燃料循环的背景下，仍有许多问题需要回答，但当研究人员将他们的技能和专业知识结合起来时，就能找到开创性的重大解决方案，”张说
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