作者:大卫·L
麻省理工学院钱德勒 这些光学和扫描电子显微镜图像显示了镍铬合金的辐照区和未辐照区
左侧显示了带有辐射的箔的例子；辐射并没有像通常那样使材料退化，而是通过降低腐蚀速度使材料变得更坚固
学分:麻省理工学院 辐射几乎总是使暴露在辐射下的材料退化，加速它们的退化，并要求更换高辐射环境中的关键部件，如核反应堆
但对于某些可用于裂变或聚变反应堆的合金，事实证明情况正好相反:麻省理工学院和加州的研究人员现在发现，辐射非但没有加速材料的降解，反而提高了材料的电阻，有可能使材料的使用寿命延长一倍
这一发现可能对一些新的尖端反应堆设计有所裨益，包括熔盐冷却的裂变反应堆，以及新的聚变反应堆，如麻省理工学院和英联邦聚变系统正在开发的ARC设计
这一发现让核科学家感到意外，今天发表在《自然通讯》杂志上，由麻省理工学院核科学与工程教授迈克尔·肖特、研究生周伟岳以及麻省理工学院和劳伦斯·伯克利国家实验室的其他五人撰写
肖特说这个发现有点意外；事实上，研究人员希望量化相反的效果
起初，他们想确定多少辐射会增加某些可用作核燃料组件包壳的镍铬合金的腐蚀速度
实验很难进行，因为不可能直接测量用作冷却剂的熔盐和金属合金表面之间的界面温度
因此，有必要通过在材料周围放置一组传感器来间接了解情况
然而，从一开始，测试就显示出相反效果的迹象——腐蚀是反应堆容器恶劣环境中材料失效的主要原因，当它沐浴在辐射(在这种情况下是高质子流量)中时，腐蚀似乎减少了，而不是加速了
“我们在不同的条件下重复了几十次，”肖特说，“每次我们都得到相同的结果”，显示出延迟腐蚀
该团队在实验中模拟的反应堆环境包括使用熔融钠、锂和钾盐作为裂变反应堆核燃料棒和未来聚变反应堆中超高速旋转等离子体周围真空容器的冷却剂
在热熔盐与金属接触的地方，腐蚀会迅速发生，但对于这些镍铬合金，他们发现，当材料浸泡在来自pro ton加速器的辐射中时，腐蚀发生的时间是前者的两倍，产生的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部件的可用寿命，可以减少提前更换部件的需要
使用透射电子显微镜仔细分析受影响的合金表面的图像，在650摄氏度(这种反应器中盐的典型操作温度)照射与熔融盐接触的金属后，有助于揭示引起意外效果的机理
辐射往往会在合金结构中产生更多微小的缺陷，这些缺陷使金属原子更容易扩散，流入并快速填充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我修复机制
肖特说，半个世纪前就有这种效应的迹象，当时早期实验性盐冷裂变反应堆的实验显示其材料的腐蚀低于预期，但其原因在这项新工作之前一直是个谜
肖特说，即使在这个团队最初的实验发现之后，“我们花了很长时间才搞清楚它
" 肖特说，这一发现可能与各种提议的新反应堆设计有关，这些设计可能比现有设计更安全、更高效
已经提出了几种盐冷裂变反应堆的设计方案，其中一种是由麻省理工学院核科学与工程系的首席研究科学家查尔斯·福斯伯格领导的团队提出的
这些发现也可能有助于新公司正在积极寻求的新型聚变反应堆的几项拟议设计，这些反应堆具有提供无温室气体排放、放射性废物少得多的电力的潜力
肖特说:“这不是任何一种设计所特有的。”
“这对每个人都有帮助
"
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