令工程师惊讶的令工料是辐射会减缓某些材料的腐蚀

2021-12-26 15:08:00胡兴环导读辐射几乎总是使暴露于其中的材料变质，加剧其变质，程师并需要在高辐射环境(例如核反应堆)中更换关键组件。惊讶减缓但是某材对于某些可以在裂变或聚变反应堆

辐射几乎总是使暴露于其中的材料变质，加剧其变质，腐蚀并需要在高辐射环境(例如核反应堆)中更换关键组件。令工料但是程师对于某些可以在裂变或聚变反应堆中使用的合金，事实恰恰相反：麻省理工学院和加利福尼亚的惊讶减缓研究人员现在发现，辐射不仅可以加速材料的某材降解，还可以提高其电阻，腐蚀从而有可能使材料的令工料使用寿命增加一倍。一生。程师

这一发现可能对某些新的惊讶减缓，先进的某材反应堆设计(包括熔融盐冷却裂变反应堆)和新的聚变反应堆(如由MIT和Commonwealth Fusion Systems开发的ARC设计)大有裨益。

麻省理工学院核科学与工程学教授迈克尔·肖特(Michael Short)，腐蚀研究生周维岳，以及麻省理工学院和劳伦斯·伯克利大学(Lawrence Berkeley)的其他五位研究人员今天在《自然通讯》杂志上发表了这一发现，这一发现令核科学家感到惊讶。实验室。

肖特说，这一发现有点偶然。实际上，研究人员正在试图量化相反的作用。最初，他们想确定多少辐射会增加某些镍和铬合金的腐蚀速率，这些合金可用作核燃料组件的包层。

由于无法直接在用作冷却剂的熔融盐与金属合金表面之间的界面上测量温度，因此实验难以进行。因此，有必要通过用传感器的电池包围材料间接找出条件。但是，从一开始，测试就显示出相反的作用迹象-腐蚀是反应堆容器在恶劣环境中材料失效的主要原因，在这种情况下，腐蚀似乎在减少而不是加速，而不是加速高通量的质子

肖特说：“我们在不同的条件下重复了数十次，而且每次得到相同的结果时，都会显示出延迟的腐蚀。

小组在实验中模拟的反应堆环境包括在裂变反应堆中使用熔融的钠，锂和钾盐作为冷却剂，以用于裂变反应堆中的核燃料棒以及未来聚变中围绕超热，旋转等离子体的真空容器反应堆。在热的熔融盐与金属接触的地方，腐蚀会迅速发生，但是对于这些镍铬合金，他们发现，当材料浸入质子促进剂的辐射中时，腐蚀发生的时间是原来的两倍。辐射环境类似于拟议中的反应堆。

肖特说，能够更准确地预测关键反应堆组件的使用寿命，可以减少对零件的抢先式及早更换的需求。

在以650摄氏度(此类反应器中盐的典型工作温度)照射与熔融盐接触的金属后，使用透射电子显微镜仔细分析了受影响合金表面的图像，有助于揭示引起意外效应的机理。辐射倾向于在合金的结构中产生更小的缺陷，这些缺陷使金属原子更容易扩散，并流入以迅速填充由腐蚀性盐产生的空隙。实际上，辐射损伤促进了金属内部的一种自愈机制。

肖特说，半个世纪前曾有过这样的暗示，当时使用早期的实验性盐冷却裂变反应堆进行的实验显示其材料的腐蚀低于预期，但是直到进行这项新工作之前，其原因仍然是个谜。 。肖特说，即使在这个团队的初步实验发现之后，“我们花了更长的时间才理解它。”

肖特说，这一发现可能与各种提议的反应堆新设计有关，这些新设计比现有设计更安全，更有效。有人提出了几种盐冷裂变反应堆的设计方案，其中一个是由麻省理工学院核科学与工程系首席研究科学家查尔斯·福斯伯格领导的小组设计的。这些发现对于启动公司正在积极寻求的新型聚变反应堆的几种拟议设计也很有用，这些公司具有提供无温室气体排放和更少放射性废物的电力的潜力。

肖特说：“这对任何一种设计都不是唯一的。”“它可以帮助所有人。”