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      1. 專題 | 新型合金 可讓核電站更堅固耐用
        2019-07-29 14:07:04 作者:本網整理 來源:《腐蝕防護之友》 分享至:

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        核反應堆外殼會遭到輻射經年持久的破壞,進而造成了高昂的維修費用。現在,一種新型的合金可以讓它更堅固。


        2016 年 3 月,芬蘭赫爾辛基大學研究員們制造了一種高熵合金,其抗輻射效果較好,可降低核工廠的維修成本,前景一片光明,但是其真正投入核工廠的使用尚需幾年時間。


        老舊的核設備無人想要。最近,一個有歐洲三個國家組成的民間聯盟正在游說比利時關閉兩個40年的核反應堆,因擔憂其泄露。


        核工廠會產生很多中子。當離開核原子核時,中子就會轟擊它周圍的鋼中的原子。一些中子把鋼中的原子撞擊出來,會使鋼變脆。所以核電廠需要定期更換鋼部件,既昂貴又耗時。


        為此,芬蘭赫爾辛基大學的 KaiNordlund 及其同事用高熵合金做實驗,驗證是否該合金的抗輻射性能更好,以解決上述問題。Nordlund 介紹,“在新一代核反應堆中,輻射情況更嚴重,因此尋找合適的金屬以在這個環境下存活是非常具有積極意義的。”


        性能強過鋼

         

        在高熵合金中,不同元素的晶體隨機排布,因此無論從哪一個方向出發,都可以等幾率地遇到一個特定元素的原子。這與鋼不同,其原子具有可識別模式和集群的性質。


        雖然高熵合金已經存在超過 10 年了,但僅在過去幾年中,它們只應用在高品質材料的研究中。


        科學家們進行了模擬,試圖找出抗輻射效果最好的組合,最后選定鎳鐵和鎳鈷鉻合金進行研究。隨后,他們用這種新材料做成一個一微米厚的盤,然后向其發射一束金離子和鎳離子,來模擬核反應堆輻射。


        結果發現,新材料比純鎳盤的缺陷要少上 2-3 倍。據研究者透露,之所以用純鎳而不是鋼來做對比,是因為它比鋼更容易計算。


        在模擬中,研究者發現新材料比含10% 鉻的鐵合金性能更優,后者是典型的不銹鋼。


        不過,Nordlund 認為核工廠應用這種新合金尚需時日:“我們很高興取得這樣的成績,但我不敢用這些材料建造一個核反應堆”。


        其他材料科學家認為該合金應用時機還沒有成熟。Nordlund 團隊所使用的原子缺陷只是眾多考核指標中的一個。


        Nordlund 還需要進行全面的測試。該研究成果已發表在Physical ReviewLetters 上。


        原文鏈接:New alloys could lead to next generation ofnuke plant metals

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