14) L. Arcuri, A. Donato, C. Cantale, G. Ricci "Partecipa-zione italiana al Round Robin Test USA MCC-1 sulla re-sistenza alla lisciviazione dei rifiuti radioattivi condizionati". RTI/COMB-MEPIS 302 (82).
15) A. Armigliato, V. Valdrè "Microscopia elettronica a scansione e microanalisi" Centro Stampa "Lo Scarabeo"
Bologna.
16) G. Guidi "Il sistema analitico a dispersione di ener-gia EDS. Vantaggi e svantaggi rispetto al sistema WDS e sue applicazioni pratiche". RTI/RIT - MAT-LCM 81 (1).
- 38
-APPENDICE_1
La Microscopia Elettronica a Scansione
Il Microscopio Elettronico a Scansione (15), pur essendo uno strumento notevolmente sofisticato, è divenuto di uso comune in molti campi della ricerca per le enormi potenzialità di indagine ben mappiori di quelle del clas-sico microscopio ottico, di cui è l'erede.
In fig. Al è rappresentato un tipico schema a blocchi di un microscopio elettronico a scansione.
Lo strumento di indagine è costituito da un sottile pen-nello di elettroni originati da un filamento di tungsteno che un campo elettrico di controllo rende convergenti in una regione (cross over) in cui si forma l'immagine della sorgente; un elettrodo circolare forato (anodo), al quale è applicata una tensione positiva, permette di accelerare gli elettroni con tensione variabile da 0 a 50 KV: un sistema di lenti elettromagnetiche controlla la messa a fuoco, mentre un diaframma finale definisce l'apertura angolare del fascio sul campione; tramite dei campi magnetici, poi, il fascio viene deflesso per inte-ragire con il campione nel modo voluto.
L'interazione degli elettroni del fascio con il campione produce vari effetti, tra cui l'emissione degli elettroni secondari e dei retrodiffusi, che costituiscono
due dei segnali più comunemente usati. Inoltre, per in-terazione con gli atomi costituenti la zona di impatto, si ha l'emissione dei raggi X caratteristici degli elemen ti presenti.
La raccolta delle radiazioni emesse viene effettuala da opportuni rivelatori e modulata sullo schermo di un tubo a raggi catodici.
Raccogliendo ed analizzando i segnali provenienti dal campione a seguito dell'impatto con il pennello elettro-nico, si ottengono diversi tipi di immagine, esemplifica-te in Fig. A2.
Raccogliendo gli elettroni secondari si ottengono delle immagini- (SEI) particolarmente utili per lo studio della morfologia superficiale, in quanto l'elettrone seconda-rio è sensibile alla orientazione cristallografica, alla presenza di campi elettrici, magnetici ecc.
Gli elettroni retrodiffusi sono emessi dal campione a seguito di un urto elastico a grande angolo; raccoglien-doli opportunamente, si ottengono immagini (BEI) partico-larmente utili per avere informazioni topografiche e com-posizionali; si avrl una modulazione di differenti toni di grigio a seconda del numero atomico degli atomi pre-senti.
Se si opera in modo da raccogliere solo la radiazione X emessa da un elemento presente nella zona in esame, si ottiene una mappatura della distribuzione di quell'eie mento nell'area osservata.
40
-A corredo delle informazioni ottenibili dalla semplice analisi delle varie immagini, lo strumento può essere abbinato ad un sistema analitico che permette una analisi qualitativa e quantitativa dei vari elementi.
Esistono due tipi di sistemi analitici, il WDS a disper-sione di lunghezza d'onda e l'EDS a disperdisper-sione di ener-gia.
Il primo (Fig. A3), mediante una serie di cristalli soli-di, sfruttando la legge di Bragg, permette di risolvere 10 spettro della radiazione X emessa dal campione nelle sue componenti, rivelando una lunghezza d'onda per volta;
tramite un contatore proporzionale si può poi effettuare il conteggio della radiazione X raccolta.
11 secondo sistema (Fig. A4) (16), sfruttando un cristal-lo di silicio drogato con litio a temperatura criogeni-ca, disperde la radiazione X em sa sua una scala di e-nergie, differenziando il tal modo gli elementi presenti;
operando in questo mòdo tutti gli elementi presenti nella zona in esame vengono visualizzati contemporaneamente su di una display e possono venire nello stesso modo con-tati.
In entrambi i casi è possibile ottenere una analisi quan-titativa degli elementi presenti nell'areaosservata para-gonando le intensità contate con quelle ottenute dal con-teggio di standard di riferimento.
Invecchiamento : 5.5 years
Burn-up medio del combustibile : Contenuto
Densità HN03
NO;
Sol fat>
Inerti
di calore : 1.6 V/l 1.24 g/1
2.89 II 5.28 R 0.08"
47.4 g/1
Prodotti di fissione : 8.86 g/1 Uranio
Contenuto
1 g/1
salino totale : 178.6 Alfa emettitori : 320 • Emettitor l : 143 •
•
16.500 MVd/Tonn
«/l
10 mCi/1 9 Ci/1
TAB^l^ : Caratteristiche della soluzione di prodotti di fissione EUROCHENIC 253 1 - a (3)
42
Costituenti non ra
Acidità libera (HN0 ) 3
TAB^_2: Composizione chimica e radiochimica del rifiuto di alta attività LEWC 253 - la
OSSIDI ( c / 1 ]
Tab. 3 - Conpoaisiona chimica dal rifiuto di alta attività di riferimen-to LRR - HVL 2
Densità
TABi_4 : Composizione chimica e caratteristiche del rifiuto di alta attività NTR-1 immagazzinato presso l'im-pianto EUREX di Saluggia.
D f n n i i n a z i o n e
Tab. 6 - Coaptatitont <-htalch« d«i rifiuti di alta attività considerati nel preterite rapporto.
46
-Tipo di combustibi Volume
29 1/T combustibile 25% W/W
TAB^_6 : Composizione chimica del vetro francese messo a punto per combustibile U/Mo (4).
S i O „
TA3^_7 : Composizione dei quattro vetri borosilicati messi a punto per In soluzione di riferimento LRR - HLW 2
48
77-260 PW7c 77-269
36 % W/V
TAB^_8 : Composizione dei vetri americani presi come riferi-mento in questo rapporto.
Si.
3 • Al * ?
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2.01 I -e*»
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s o d . r e t -?(Si • F . a U F )
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1.17 I .^0
1 .18 1 .71
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T A B ^ _ 9 : P a r a m e t r i s t r u t t o ali d e l l e rer.pos i zioni v e t r o s e s e l e z i o n a t e .
50
-USI USI USI US2 FI
Vetro
Alfa Beta standard standard
Densità g/cm3
3,08 + 0,01 3.10 + 0.01 3.13 + 0,02 3,05 • 0,04
n.d
Temperatura di lavoro °C
900 900 900 970 1100
TAB^_1^0: Densità e temperature di lavoro delle composizioni vetrose prodotte.
-2 -1
TABj._ii : Velocità di lisciviazione delle composizioni vetrose prodotte misurate secondo il metodo Soxhlett.
> ; . .
a)
b)
FIG. 1 Campione USI ólfa; due zone diverse (Microscopio ottico 10X)
b)
FIG.2 Campione USI beta, ripreso in due punti diversi:
a) microscopio ottico 20x
b) microscopio ottico 10x (la z o m delimitat-3 è mostrata in Fig. 11)
a)
b)
F\ICt.2 Campione USI beta, ripreso in due punti diversi:
a) microscopio ottico 20x
b) microscopio ottico 10x (la zong delimitata è mostrata in Fig. 11)
FJG._4 Campione US2 standard (microscopio ottico lOx)
a)
b)
... f&vt
V.'V
: ,r
- i C * .
w
FIG 5 Campione vetroso USI statico.
a) sezione intera (microscopio ottico 5x) b) particolare (microscopio ottico 80x)
sezione (microscopio ottico 5x)
• O . U i J in
0.254 m
(
0.300 tn
SAMPLE CUP-(INNER TUBE)
0.194 m
CONDENSER
-3 3 1x10 * nT
FLASK
0.127 m DIA
0.3Z1 m 0.133 m
0.0063 m OD
DETAIL OF JACKETED SOXHLET EXTRACTOP
FIG. 7 Appai c e r t i i o S o y h K l t . p e r In 1 isf:i vi;iv i oti'-d r i v e t r i i r i f ] o b e r i t i HLW.
( d a : metodo ISO/TC 8 5 / SC 8F>/ WG 5 D: ;>ft ]<• p o r t I'.'BO
200 pm
FIG. 8 Campione USI alfa. "Line-Profile" qualitativo
ottenuto in WOS a 20 m/step. Tenpo di conteggio 20sec.
60
-h"~ A
S lE
3 0 0 *
t
aooo 1 0 0 *E
1 1 0 0 MOO I0OOAl
Na
*>^yw\y
k~*vw/
— 2IOO
— I M O
— i t O O
— i f O O
E
1»00 1000 toooCu
200 [im
FIG. 9 Campione vetroso USI beta. "Line-Profile" qualitativo ottenuto ir» WDS a 20 m/step. Tempo di conteggio 20 sec.
I - S O O O
h«ooo
I— « M O
I-**0* Al
t
»»©o t o o o 400•4000
1000
Na
t-»w>
Zn
200/im
FIG. 10 Campione vetroso US2 standard.
"Line-Profile " qualitativo ottenuto in WDSa20 r./step.
Tempo di conteggio 20 sec.
i :
-FIG 11 Campione- v e t r o s o ! r 1 e m e r i t i : Cu , A/',
M;:pp;it u r c X p e r g l i
< " : • ,
FIG 12 Campione vetroso USI :;t ,-mdarri.
Mappature X per p 1 i dementi Cu, Ag, Te, Cs.
64
-FIG 13 Campione USI alfa.
Fotografia ottenuta al microscopio elettronico
a scansione, (immagine degli elettroni retrodiffusi)
FIG. 14 Campione vetroso US2 statico.
Microfot.ografia SEM (lOOOx)
66
-FIG 15 Campione vetroso US2 statico.
Mappatura X di microcristalli di molibdeno.
FIG. Al Schema a blocchi di un microscopio elettronico a scansione.
6S
-Ragg. X
Fotoni
fcstodoluminescenza)
E l e n r o n
•Bsortoiti
^ tazio di U t r t r o n i incidenti
Elettroni rrnodiffuti Elettroni leconclari
Elettroni Auger
y \ C o n d u c o M i i " i o i u
Elenrooi Eienroni d i H u l i trasmetii
FIG. A2 Diversi tipi di regnale n\\u r,-i croscopia elettronica zi trans-.ione.
FIG. A3 SrhemaM zza/, ione di un sistema analitico WDS
Oyogcmc DctcCH»
Br WitHlow «nd FET Mount
>n4
X H J V t r a i l i n g S^mplr
DET H.V BIAS SUPPLY - 7 0 0 V to - I M O V
r^DK
FVfjmplificr
Siili) AMPLIFIER
LH|W*fl Wtf OjSft O f W
r———i
MULTICHANNEL ANALYZER
: ;B
! . CUT AOC | M E M O R Y ' D I S P L A Y
C O M P U T I *
T i l t TYPE
JC V PLOTTER
MAGNETIC TAPE
FIG.A4 Diagramma a blorchi con un «istori» analitici con KP:ì.
Riprodotto in offiet proto il Laboratorio Tecnograrleo della Direttone Centrale Servizi e Affari Generali delIVNEA Viale Resina Margherita 125 Roma