Basic network structure of SiO 2 –B 2 O 3 –Na 2 O glasses from diffraction and reverse Monte Carlo simulation

Neutron- and high-energy synchrotron x-ray diffraction experiments have been performed on the (75− x )SiO 2 – x B 2 O 3 –25Na 2 O x = 5, 10, 15 and 20 mol% glasses. The structure factor has been measured over a broad momentum transfer range, between 0.4 and 22 Å −1 . For data analyses and modelling the Fourier transformation and the reverse Monte Carlo simulation techniques have been applied. The partial atomic pair correlation functions, the nearest neighbour distances, coordination number distributions and average coordination number values and three-particle bond angle distributions have been revealed. The Si–O network proved to be highly stable consisting of SiO 4 tetrahedral units with characteristic distances at r Si–O = 1.60 Å and r Si–Si = 3.0(5) Å. The behaviour of network forming boron atoms proved to be more complex. The first neighbour B–O distances show two distinct values at 1.30 Å and a characteristic peak at 1.5(5) Å and, both trigonal BO 3 and tetrahedral BO 4 units are present. The relative abundance of BO 4 and BO 3 units depend on the boron content, and with increasing boron content the number of BO 4 is decreasing, while BO 3 is increasing

Folyadékok és amorf anyagok szerkezetvizsgálata diffrakcióval és számítógépes modellezéssel = Structural investigations of liquids and amorphous solids by diffraction and computer modelling

Folyadékok és amorf anyagok atomi szintű szerkezetét határoztuk meg neutron- és röntgendiffrakciós, valamint röntgen-abszorpciós (EXAFS) kísérletekkel. A Reverse Monte Carlo (RMC) számítógépes modellezési eljárás segítségével olyan 3 dimenziós, több ezer atomot tartalmazó szerkezeteket generáltunk, amelyek teljes mértékben (azaz a kísérleti hibán belül) konzisztensek voltak a felsorolt kísérleti adatok mindegyikével. A vázolt procedúra-sorozat ('protokoll') több, egymástól néha meglehetősen eltérő folyadék és amorf anyag szerkezetének megértését tette lehetővé a korábbiakban elképzelhetetlen részletességgel és bizonyossággal. E rövid összefoglalóba csak néhány példa említése fér: tetraéder alakú molekulákból álló folyadékokban (pl. szén-tetraklorid) a molekulák orientációs korrelációit tisztáztuk; vizes elektrolitoldatokban rögzítettük a diffrakciós adatok által megengedett koordinációs számokat és a hidrátszférákat jellemző szög-korrelációkat; a DVD-technológia alapjául szolgáló germánium-antimon-tellúr amorf ötvözet szerkezetét elsőként sikerült részletekbe menően tisztázni. A támogatott kutatómunka több mint 40, referált nemzetközi folyóiratban megjelent közleményt eredményezett, amelyek összesített impakt faktora meghaladja a 90-et (azaz 1 impakt-faktor pont 'egységára' kb. 150 eFt volt). | The atomic level structure of liquids and amorphous materials have been determined by neutron and X-ray diffraction, as well as X-ray absorption (EXAFS) experiments. By means of the Reverse Monte Carlo (RMC) computer modelling teachnique, 3 dimensional structures (containing thousands of particles) have been generated that were fully consistent (within experimental errors) with all of the aformentioned experimental data. The series of procedures ('protocol') outlined above made it possible to understand the structure of various (sometimes, rather different) liquids and amorphous materials at an unprecedented level and certainty. Only a few representative examples can be mentioned in such a short summary: we were able to clarify correlations between molecular orientations in liquids containing tethedral molecules (such as carbon tatrachloride); for some aqueous elctrolyte solutions, we have determined the range of coordinations numbers and angular corrrelations that are allowed by diffraction data; the structure of germanium-antimony-tellurium amorphous alloy that forms tha basis of DVD technology could be determined to fine details. The reserach supported by the present OTKA grant resulted in more than 40 publications in referred international scientific journals, with a cumulative impact factor that exceeds 90 (that is, the 'unit price' of 1 impact factor point was about 150 kHUF)

Characterization of simulated liquid radioactive waste in a new type of cement mixtures

There is still a safety challenge for the long-term stabilization of nuclear wastes. Thanks to its affordable price and easy manufacturing, cement is one of the most promising materials to immobilize large volume of low- and intermediate-level radioactive liquid wastes. To investigate the effect of borate on the cementation of radioactive evaporator concentrates, and to provide more data for solidification formula optimization, simulated liquid wastes in various concentrations were prepared. Different borate concentrations were solidified in the ordinary Portland cement (OPC), and in two new cement compositions with water-resistance and boron binding additives. The chemical and mechanical properties were investigated for nine cementitious samples, altogether with three compositions in three concentrations. The leaching rate of the boron is lower in case of high strength cement mixture. The compressive strengths of the solidified waste correlate with the leaching rates of the boron. The leaching rates of the Ca were changed with the cement composition and even with the boron concentrations, firstly: were less in the initial OPC in case of same boron concentration (50 g/l), secondly; were less at higher boron concentration (250 g/l) for the OXY-B composition. The simulated liquid waste with higher boron concentrations solidified with newly developed cement composition (OXY-B) shows a homogeneous boron distribution in the volume of the cement cylinder both before and after leaching. The formulas of OXY and OXY-B developed to this application were effective for cementation of the simulated borate evaporator concentrates

Innováció és a 60 éves Budapesti Kutatóreaktor

Az MTA csillebérci kampuszán lévõ Budapesti Kutatóreaktor idén ünnepelte 60 éves fennállását – elõször 1959. március 25-én kezdte meg mûködését. Ez egy kiemelkedõ jelentõségû mérföldkõ volt a magyar tudomány és technológia fejlõdésében: a Budapesti Kutatóreaktor (BKR) folyamatosan megújuló és bõvülõ mûszerparkja azóta is a legnagyobb, jelentõs számú felhasználót kiszolgáló kutatási infrastruktúra hazánkban, sõt a közép-európai régióban is. A BKR megbízható üzemelésével meghatározó szerepet játszik az európai neutronkutatási közösség életében is, és az elkövetkezõ évtizedben ez még hangsúlyosabb lesz, hiszen egyre több európai ország dönt úgy, hogy hasonló típusú kutatóreaktorait bezárja. Jelenleg mintegy 200 hazai és – két éves átlagban – körülbelül ugyanannyi külföldi kutató használja a neutronos módszereket, munkájukhoz a jövõben is a BKR által biztosított neutronok szolgáltatják a kísérleti hátteret, amihez a reaktor élettartamának hosszabbítását tervezik

Tudomány az innováció szolgálatában: neutronos anyagvizsgálati módszerek ipari alkalmazásai a Budapesti Neutron Centrumban

2019. március 28-án az MTA dísztermében ünnepelhettük a Budapesti Kutatóreaktor fennállásának 60. évfordulóját, hiszen az akkor még csak 2 MW-os reaktor 1959. március 25-én lépett először működésbe. Jelenleg a Budapesti Neutron Centrum (BNC), az MTA EK és az MTA Wigner FK konzorciuma, koordinálja a Budapesti Kutatóreaktor körül folyó tudományos és ipari K+F tevékenységeket. A Kutatóreaktor a köré települt mérőhelyekkel, tágabb értelemben pedig az MTA csillebérci kampusza az egyik legjelentősebb technikai és tudásközpontnak számít hazánkban. A neutronközpont a hazai és nemzetközi tudományos közösség, valamint az ipari szereplők számára is elérhető nyílt kutatási infrastruktúra, azaz a mérőhelyek kiválóság-alapú felhasználói programok, ill. kétoldalú megállapodások révén az érdekeltek számára hozzáférhetők

Microscale analysis of metal uptake by argillaceous rocks using positive matrix factorization of microscopic X-ray fluorescence elemental maps

Argillaceous rocks are considered in most European countries as suitable host rock formations for the deep geological disposal of high-level radioactive waste (HLW). The most important chemical characteristic in this respect is their generally strong radionuclide retention property due to the high sorption capacity. Consequently, the physico-chemical parameters of these processes have to be studied in great detail. Synchrotron radiation microscopic X-ray fluorescence (SR µ-XRF) has sufficient sensitivity to study these processes on the microscale without the necessity of the application of radioactive substances. The present study focuses on the interaction between the escaped ions and the host-rock surrounding the planned HLW repository. SR µ-XRF measurements were performed on thin sections subjected to sorption experiments using 5 µm spatial resolution. Inactive Cs(I), Ni(II), Nd(III) and natural U(VI) were selected for the experiments chemically representing key radionuclides. The thin sections were prepared on high-purity silicon wafers from geochemically characterized cores of Boda Claystone Formation, Hungary. Samples were subjected to 72-hour sorption experiments with one ion of interest added. The µ-XRF elemental maps taken usually on several thousand pixels indicate a correlation of Cs and Ni with Fe- and K-rich regions suggesting that these elements are predominantly taken up by clay-rich phases. U and Nd was found to be bound not only to the clayey matrix, but the cavity filling minerals also played important role in the uptake. Multivariate methods were found to be efficient tools for extracting information from the elemental distribution maps even when the clayey matrix and fracture infilling regions were examined in the same measured area. By using positive matrix factorization as a new approach the factors with higher sorption capacity could be identified and with additional mineralogical information the uptake capacity of the different mineral phases could be quantified. The results were compared with cluster analysis when the regions dominated by different mineral phases are segmented. The multivariate approach based on µ-XRF to identify the minerals was validated using microscopic X-ray diffraction