The thermal conductivity of three crystals of cesium iodide ranging in size from three to eight millimeters diameter was measured in the temperature range 1.15°K to 5.40°K. Thermal conductivity measurements were made using the thermal potentiometer method. Differences in the thermal conductivity of the three samples were interpreted in terms of phonon scattering from the boundaries of the crystals, and from internal structure defects. / Science, Faculty of / Physics and Astronomy, Department of / Graduate

The various concepts of the fission process, mass and charge distribution, and fine structure in fission yields are reviewed. Details and results of mass spectrometric analyses of fission-product samples of cesium, rubidium, and strontium are reported. Absolute yield values have been assigned to the mass 87, 135, and 137 chains. Relative yields of the mass 88 and 90 chains have been determined. A mechanism is postulated to account tor anomalies in fission fine structure. The Glendenin mechanism of instantaneous neutron emission is found to require modification. / Thesis / Master of Science (MS)

No description available.

The purpose of this investigation was to attempt to resolve the energy levels of Cs133 that can be excited by inelastic scattering of 14 Mev neutrons.

Potable water is a necessity and unfortunately, it can be contaminated in many different ways. This paper specifically addresses the case scenario when, water has been contaminated by radionuclides. The mucilage of Opuntia ficus-indica (OFI), has been proven to be a great flocculating agent, turbidity reducer, crude oil dispersant and an environmentally friendly substance as an absorbent of water contaminants. In this work, the OFI mucilage was investigate to evaluate its capacity to separate radioactive ions from water. The surrogate approach is modeled based on water studies performed by Willi A. Brand, who proved that radioactive isotopes behave similar to their stable isotope, which can be easily experimented on without running the risk being exposed to radioactive harm. The surrogate model was used in conjunction with a trial and error method to determine optimum removal of Iodine and Cesium. A wide range of OFI concentrations and pH values were tested, which allowed for the determination of the optimal conditions for which cactus mucilage can remove the desired elements. The cactus mucilage is acidic by nature and experiments were performed to determine if its performance is affected by the changes in pH. This work is one of its kind in which a natural material can be used to remove potentially harmful radioactive ions from water.

The Advanced Fuel Cycle Initiative (AFCI) is a Department of Energy (DOE) program, that has been investigating technologies to improve fuel cycle sustainability and proliferation resistance. One of the program's goals is to reduce the amount of radioactive waste requiring repository disposal. Cesium and strontium are two primary heat sources during the first 300 years of spent nuclear fuel's decay, specifically isotopes Cs-137 and Sr-90. Removal of these isotopes from spent nuclear fuel will reduce the activity of the bulk spent fuel, reducing the heat given off by the waste. Once the cesium and strontium are separated from the bulk of the spent nuclear fuel, the isotopes must be immobilized. This study is focused on a method to immobilize a cesium- and strontium-bearing radioactive liquid waste stream. While there are various schemes to remove these isotopes from spent fuel, this study has focused on a nitric acid based liquid waste. The waste liquid was mixed with the bentonite, dried then sintered. To be effective sintering temperatures from 1100 to 1200 degrees C were required, and waste concentrations must be at least 25 wt%. The product is a leach resistant ceramic solid with the waste elements embedded within alumino-silicates and a silicon rich phase. The cesium is primarily incorporated into pollucite and the strontium into a monoclinic feldspar. The simulated waste was prepared from nitrate salts of stable ions. These ions were limited to cesium, strontium, barium and rubidium. Barium and rubidium will be co-extracted during separation due to similar chemical properties to cesium and strontium. The waste liquid was added to the bentonite clay incrementally with drying steps between each addition. The dry powder was pressed and then sintered at various temperatures. The maximum loading tested is 32 wt. percent waste, which refers to 13.9 wt. percent cesium, 12.2 wt. percent barium, 4.1 wt. percent strontium, and 2.0 wt. percent rubidium. Lower loadings of waste were also tested. The final solid product was a hard dense ceramic with a density that varied from 2.12 g/cm3 for a 19% waste loading with a 1200 degrees C sintering temperature to 3.03 g/cm3 with a 29% waste loading and sintered at 1100 degrees C. Differential Scanning Calorimetry and Thermal Gravimetric Analysis (DSC-TGA) of the loaded bentonite displayed mass loss steps which were consistent with water losses in pure bentonite. Water losses were complete after dehydroxylation at ~650 degrees C. No mass losses were evident beyond the dehydroxylation. The ceramic melts at temperatures greater than 1300 degrees C. Light flash analysis found heat capacities of the ceramic to be comparable to those of strontium and barium feldspars as well as pollucite. Thermal conductivity improved with higher sintering temperatures, attributed to lower porosity. Porosity was minimized in 1200 degrees C sinterings. Ceramics with waste loadings less than 25 wt% displayed slump, the lowest waste loading, 15 wt% bloated at a 1200 degrees C sintering. Waste loading above 25 wt% produced smooth uniform ceramics when sintered >1100 degrees C. Sintered bentonite may provide a simple alternative to vitrification and other engineered radioactive waste-forms.

Το Βορειοανατολικό Αιγαίο Πέλαγος αποτελεί θαλάσσια περιοχή στην οποία εισρέουν σημαντικές ποσότητες 137Cs μέσω της θαλάσσιας κυκλοφορίας, με προέλευση από την Μαύρη Θάλασσα. Τα Στενά των Δαρδανελίων αποτελούν την βασική οδό αποκάθαρσης της Μαύρης Θάλασσας από 137Cs και την κύρια πύλη εισόδου 137Cs στο ελληνικό αλλά και στο ευρύτερο Μεσογειακό θαλάσσιο περιβάλλον, μετά το πυρηνικό ατύχημα στο Chernobyl το 1986. Με σκοπό την μελέτη της οριζόντιας διασποράς και της κατακόρυφης κατανομής 137Cs στην υδάτινη στήλη του Βορειοανατολικού Αιγαίου Πελάγους, πραγματοποιήθηκαν δύο δειγματοληψίες, η μία στην αρχή της ψυχρής περιόδου και η δεύτερη στην αρχή της θερμής. Σε κάθε δειγματοληψία ελήφθησαν δείγματα από 12 σημεία του θαλάσσιου χώρου, τα οποία ήταν κατανεμημένα σε τρεις υδάτινες στήλες. Σε κάθε μια από τις υδάτινες στήλες ελήφθησαν δείγματα από τέσσερα επίπεδα βάθους, 5 m, 20 m, 45 m και 65m. Κατά τις δειγματοληψίες πραγματοποιήθηκε επιτόπιος εμπλουτισμός του 137Cs με χρήση δειγματολήπτη ανοικτού πελάγους τύπου Challenger Oceanic εφοδιασμένου με φυγοκεντρική αντλία μεγάλου όγκου τύπου MarkIIΙ. Από ένα σημείο και μόνο κατά την χειμερινή δειγματοληψία, ελήφθη επιπλέον δείγμα για τον προσδιορισμό του 137Cs με την ραδιοχημική μέθοδο της AMP συγκαταβύθισης. Ο προσδιορισμός 137Cs στο θαλασσινό νερό με εφαρμογή της μεθόδου του επιτόπιου εμπλουτισμού, περιελάμβανε την εργαστηριακή παρασκευή 48 συνολικά εμποτισμένων με κατάλληλο ιοντοανταλλάκτη φίλτρων, την δειγματοληψία στο πεδίο μελέτης με χρήση του δειγματολήπτη ανοιχτού πελάγους, την εργαστηριακή επεξεργασία και εν τέλει αποτέφρωση των διεβρεγμένων με θαλασσινό νερό φίλτρων και την ανάλυση της συλλεγόμενης τέφρας με διάταξη φασματομετρίας-γ. Όσον αφορά στον προσδιορισμό 137Cs στο δείγμα θαλασσινού νερού με την μέθοδο της ΑΜΡ συγκαταβύθισης, περιελάμβανε συλλογή του δείγματος και εργαστηριακή ραδιοχημική επεξεργασία η οποία κατέληγε πάλι σε ανάλυση με διάταξη φασματομετρίας-γ. Η διάταξη φασματομετρίας-γ που χρησιμοποιήθηκε διέθετε ανιχνευτή υπερκαθαρού γερμανίου (HPGe) σχετικής απόδοσης 90 % και διακριτικής ικανότητας 2,1 keV στην ενέργεια 1,33 MeV της φωτοκορυφής του 60Co. O ανιχνευτής ήταν συνδεδεμένος με αναλυτή τύπου Canberra Genie 2000 που διέθετε 16.000 κανάλια. Η ανάλυση του φάσματος έγινε με χρήση του λογισμικού Canberra Genie 2000. Προηγήθηκε βαθμονόμηση της ενέργειας του συστήματος σε περιοχή 2.000 keV σε 8.000 κανάλια και βαθμονόμηση της απόδοσής του. Το μέσο επίπεδο συγκέντρωσης ενεργότητας 137Cs στην υδάτινη στήλη πάχους 70 m της περιοχής με βάση τις μετρήσεις της χειμερινής δειγματοληψίας προσδιορίσθηκε σε (5,5 ± 2,7) Bq/m3, το αντίστοιχο με βάση τις μετρήσεις της θερινής δειγματοληψίας σε (5,4 ± 3,2) Bq/m3 και το αντίστοιχο με βάση όλες τις μετρήσεις χειμερινής και θερινής δειγματοληψίας σε (5,4 ± 3,0) Bq/m3. Ο δραστικός χρόνος ημιζωής του 137Cs στο Βορειοανατολικό Αιγαίο προσδιορίσθηκε για το χρονικό διάστημα 1999-2006 σε 5,4 y και ο αντίστοιχος οικολογικός σε 6,6 y. Όσον αφορά στην οριζόντια διασπορά του 137Cs, προέκυψε ποιο ανομοιόμορφη με βάση τα δεδομένα της χειμερινής δειγματοληψίας, σε σχέση με εκείνη που προέκυψε από τα δεδομένα της θερινής. Η κατακόρυφη κατανομή του 137Cs στην υδάτινη στήλη της περιοχής προέκυψε να ακολουθεί το γενικό πρότυπο των υψηλότερων τιμών επιφανειακά και χαμηλότερων σε μεγαλύτερα βάθη. Το φαινόμενο παρατηρήθηκε εντονότερο την θερμή περίοδο. Η επιφανειακή στιβάδα αυξημένων τιμών συγκέντρωσης ενεργότητας 137Cs έχει την θερμή περίοδο πάχος της τάξης των 10 m ενώ την ψυχρή το αντίστοιχο πάχος είναι της τάξης μεγέθους των 40 m. Στην υποκείμενη θαλάσσια στιβάδα οι τιμές συγκέντρωσης ενεργότητας 137Cs προέκυψαν σταθεροποιημένες σε χαμηλότερα επίπεδα με βάση τα δεδομένα και των δύο δειγματοληψιών. Διερευνήθηκε η δυνατότητα χρήσης του 137Cs ως ιχνηθέτη μελέτης διεργασιών στο τοπικό θαλάσσιο περιβάλλον και προέκυψε ισχυρή συσχέτιση της συγκέντρωσης ενεργότητας 137Cs με τις φυσικοχημικές παραμέτρους που καθορίζουν την ευστάθεια της υδάτινης στήλης, την αλατότητα, την θερμοκρασία και την πυκνότητα σt, με βάση τα δεδομένα και των δύο δειγματοληψιών. Τέλος ανεδείχθη ο πρωτεύοντας ρόλος της εισροής της υδατικής παροχής της Μαύρης Θάλασσας και της κύριας θαλάσσιας επιφανειακής κυκλοφορίας στην διαμόρφωση του ραδιολογικού καθεστώτος στην υδάτινη στήλη της περιοχής. / -

A detailed experimental and theoretical investigation of a magneto-optical trap for caesium atoms is presented. Particular emphasis has been placed on achieving high spatial number densities and low temperatures. Optimizing both of these together enables efficient evaporative cooling from a conservative trap, a procedure which has recently led to the first observations of Bose-Einstein condensation in a dilute atomic vapour. The behaviour of a magneto-optical trap is nominally determined by four independent parameters: the detuning and intensity of the light field, the magnetic field gradient and the number of trapped atoms. A model is presented which incorporates previous treatments into a single description of the trap that encompasses a wide range of its behaviour. This model was tested quantitatively by measuring the temperature of the cloud and its spatial distribution as a function of the four parameters. The maximum density was found to be limited both by the reabsorption of photons scattered within the cloud and by a reduction of the confining force at small light shifts. The nonlinear variation with position of the restoring force was found to be significant in limiting the number of atoms confined to a high density. A maximum density in phase space (defined as the number of atoms in a box with sides of dimension one thermal de Broglie wavelength) of (1.5 ± 0.5) x 10^-5 was observed, with a spatial density of 1.5 x 10¹¹ atoms per cm³. Cold collision losses from a caesium magneto-optical trap have been studied with the purpose of assessing their influence on spatial densities. In contrast to previous measurements of similar quantities, these measurements did not require the use of an ultra-low (< 10^-10 Torr) background vapour pressure. The dependence of the cold collision loss coefficient β on the trapping intensity was measured to permit identification of the different cold collision processes. The largest loss rates observed were those due to hyperfine structure-changing collisions, with a coefficient β = (2±1) x 10^-10cm³s^-1. A study is presented of a modified magneto-optical trap in which a fraction of the population is shelved into a hyperfine level that does not interact with the trapping light. In this so-called "dark" magneto-optical trap, improved densities of nearly 10¹²cm^-3 have been previously reported for sodium. The application of the technique to caesium is not straightforward due to the larger excited state hyperfine splittings. A simple theory for caesium is presented and its main predictions verified by measurements of density, number and temperature. A density of nearly 10¹²cm,^-3 was indeed obtained but at a temperature substantially higher than in the conventional magneto-optical trap.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1990. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [143]-147).

Thesis (M.Sc.)--York University, 2007. Graduate Programme in Physics. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 137-141). Also available on the Internet. MODE OF ACCESS via web browser by entering the following URL: http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&res_dat=xri:pqdiss&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&rft_dat=xri:pqdiss:MR29542