說到輻射,許多人會感到害怕,因為強烈輻對對生物組織和材料都具有破壞性,這也是公眾反對核能的一項理由。但是麻州理工學院(MIT)的工程師發明了一種鎳鉻合金,不會因為輻射而劣化,還能幫助合金自我修復,從而延長其使用壽命。這對核能工程極為重要,將是新一代核電廠的重要材料。

新阿特拉斯(New Atlas)報導,核能發電是當今最強力、最有效的無碳能源,但是核能也備受爭議,其中一個理由是核反應爐的壽命問題,輻射的長期轟擊,會使大多數材料劣化,包括金屬也是,從而導致最終故障,並可能造成災難性後果。

不過,人類使用核能發電的60年,還很少反應爐是因為金屬劣化而停機的,因此,麻州理工學院與勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的研究人員,著手量測在不同輻射強度下,對金屬的危害程度。

MIT的實驗,主要也是在研究「熔融金屬式快滋生反應爐」的合適材料,這種反應爐的核燃料使用鈽或是釷,需要快中子進行反應,為了使中子速度快,不能用減速過度的水當減速劑,而是改用鈉、鋰和鉀的熔融鹽作為冷卻劑,然而這種「又熱、又鹹」的混合物,會對周圍的合金造成腐蝕與破壞,因此這種反應爐的運作,需要一種更耐輻射轟擊,同時抗腐的合金材質。

研究小組卻發現,鎳鉻合金被質子加速器的輻射轟炸時,腐蝕劣化的時間是沒有遇到輻射情況的的兩倍。也就是說,鎳鉻合金在高強度輻射反而更耐用。

該研究的首席研究員邁克·蕭特(Michael Short)說:「我們不敢相信這個結果,所以又在不同的條件下,重複了數十次的實驗,然而每次都得到相同的情況。」

這樣令人欣喜的結果必須有個答案,於是該團隊利用透射電子顯微鏡,來分析在高輻射與高熱(650攝氏度)的環境下,合金是怎麼保持強度的。

他們發現,關鍵原因在擔任減速的熔融液態金屬。原來輻射的轟擊,確實會把鎳鉻合金的原子給打出來,產生微小的缺陷,但是由於游離的金屬原子,會融進液態金屬中,所以它們不會散逸,而是再找機會填補這些小缺陷處,使得鎳鉻合金保持強度。甚至在某種程度上,輻射有助於合金自我修復。

研究小組說,這一發現,將有助於為新一代的核反應爐設計提供合適的材料,並能夠更準確地估算現有核反應爐材料的壽命。

快滋生反應爐被視為核能工業必須要走的下一階段,因為這種反應爐使用的原料更好找,產生的能量也比現有的反應爐更強大,保守估計,快滋生反應爐可以為人類供應1千年的核能而無虞。

文章來源:Radiation appears to help some metal alloys self-heal

(中時新聞網)

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