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陈根:研究证实 辐射减少合金腐蚀,或将延长材料寿命

作者:陈述根本
2020-07-11 08:20:01

文/陈根

日前,在《自然》上,刊登了一份来自麻省理工学院和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员对于辐射的研究,研究惊奇地发现,辐射实际上可以帮助某些合金自我修复,延长其使用寿命。

众所周知,电离辐射对活体组织和材料都有一定程度的损害,辐射加速了当今反应器中结构材料的腐蚀,这一点已经得到了很好的证实。

然而,在麻省理工学院的工程师们量化了不同辐射水平下的腐蚀情况后发现,可能存在多种竞争机制。腐蚀速率的总体增加并不一定意味着每一种作用机制都会加速腐蚀。在不同的工作液中,其作用机理及其相对强度必然发生变化。

研究人员以某种核反应堆为中心,使用钠、锂和钾的熔盐作为冷却剂。这种高温、咸味的混合物会对周围的合金造成破坏,随着时间的推移腐蚀金属。但研究小组发现,当这种合金受到质子加速器的辐射轰击时,腐蚀的发展需要两倍的时间。

研究人员发现,辐射在金属中产生了微小的缺陷,使其原子更容易移动。这意味着它们能够迅速填补腐蚀性盐所产生的孔洞。在某种程度上,辐射帮助合金变得“自愈”。然而,半个多世纪以来,这种潜在的协同作用的原因一直隐藏着。

事实上,解释辐射和腐蚀之间的协同作用是阻碍先进反应器部署的最具挑战性的任务之一,这是由于高温、腐蚀性冷却剂和强粒子流的综合作用造成的。在在此次研究中证明辐射可以减缓镍铬合金在熔盐中的腐蚀,有助于为未来的核反应堆设计提供参考,并能更准确地估计现有设施中材料的寿命。

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