反應(yīng)堆“穿上”新材料 越輻射反而越堅挺
來源:麻省理工科技評論 發(fā)布日期:2016-12-20

輻射可以說是核能發(fā)展的攔路虎。在高劑量水平的輻照下,很多材料會硬化或裂解。不過研究人員已經(jīng)研發(fā)出了一種新材料,它不僅能承受高劑量輻射,而且越輻照越堅挺。
冷卻系統(tǒng)是反應(yīng)堆的重要組成部分,現(xiàn)役反應(yīng)堆多用水作為冷卻劑。但為了實(shí)現(xiàn)更高的能量效率和經(jīng)濟(jì)效益,新一代反應(yīng)堆的溫度提升了很多。因此相較于水,更理想的冷卻劑是液態(tài)金屬,例如液態(tài)鈉與液態(tài)鉛(金屬有更好的導(dǎo)熱性)。但液態(tài)金屬卻對反應(yīng)堆有副作用。
“金屬材料(鈉、鉛等)通常是新型反應(yīng)堆首選,然而反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料通常無法承受這些金屬的高溫腐蝕,”威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)的庫馬爾˙斯里達(dá)蘭(Kumar Sridharan)解釋道。
在與意大利理工學(xué)院(stitutoItaliano di Tecnologia,IIT)的研究人員合作下,斯里達(dá)蘭研究出了能夠承受液態(tài)金屬腐蝕效應(yīng)的氧化鋁納米陶瓷涂層。“腐蝕是一種表面現(xiàn)象,所以作為涂層的材料必須在受輻照后不發(fā)生脆化,”斯里達(dá)蘭說。
據(jù)IIT的法比奧˙迪˙方佐(Fabio Di Fonzo)介紹,這種涂層不但耐腐蝕,受輻照后反而耐受性更強(qiáng)。
該研究已經(jīng)發(fā)表在了《Scientific Reports》上。
核反應(yīng)堆有兩種類型:裂變堆與聚變堆。目前,用于商業(yè)發(fā)電的只有可控的裂變堆。聚變堆要求達(dá)到太陽內(nèi)部的溫度和密度,條件過于嚴(yán)苛,實(shí)現(xiàn)難度較大,目前還不能用于商業(yè)發(fā)電。
聚變反應(yīng)本質(zhì)上是兩個輕原子核聚(通常是氫的同位素)合成較重的原子核,它所釋放出的能量比裂變反應(yīng)要大得多。聚變作為一種清潔的可再生能源,應(yīng)用前景非常誘人,一直被視為人類的終極能源。聚變堆的輻射屏蔽難度會更大,氧化鋁納米陶瓷涂層想必會在聚變堆上大有用武之地。
雖然聚變堆的研究長路漫漫,但科學(xué)家們從未止步。有了這種新型防護(hù)材料,人類又向聚變能源邁進(jìn)了一小步。
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