系统实时监测材料的辐射损伤。

为了评估材料承受核反应堆内高辐射环境的能力,研究人员传统上使用的方法是做饭看“这意味着材料暴露在高辐射下,然后进行物理检查。但这个过程太慢了,阻碍了未来反应堆新材料的开发。vwin手机版

现在,麻省理工学院和桑迪亚国家实验室的研究人员已经开发出,vwin手机版测试,并提供了一个新的系统,可以连续监测辐射引起的变化,提供比传统方法更快的有用数据。

根据现行法规,许多核电站的运行寿命即将结束,了解其内部材料的状况对于了解其操作是否能够安全延长至关重要,如果是的话,按多少计算。

新的激光系统可以用来观察材料物理性能的变化。比如它们的弹性和热扩散率,没有破坏或改变它们,研究人员说。研究结果发表在期刊上。物理研究中的核仪器和方法B部分麻省理工学院博士生科迪A。丹尼特核科学与工程教授迈克尔P。德赢手机版短,技术专家丹尼尔L。布勒和来自桑迪亚的科学家哈立德·哈塔。

新制度,基于一种称为瞬态光栅光谱学的技术,利用激光束探测材料表面的微小变化,从而揭示材料内部结构变化的细节。两年前,丹尼特和肖特采用了监测辐射效应.现在,经过广泛的测试,该系统可供研究人员用于探索新一代反应堆材料的开发,vwin手机版或者那些希望通过更好地理解材料在反应堆容器内恶劣的辐射环境下如何随时间降解来延长现有反应堆的寿命的人。

测试材料对辐射反应的旧方法是将材料暴露一段时间,然后把它拿出来把它摔成碎片看看发生了什么,“丹尼特解释说。相反,“我们想看看你是否能发现材料在加工过程中发生了什么,并推断微观结构是如何变化的。”“

瞬态光栅光谱法已经被其他人开发出来了,vwin手机版但它还没有被用来寻找辐射损伤的影响,例如,材料传导热量和对应力的反应能力的变化而不开裂。使这项技术适应独特而恶劣的辐射环境需要多年的发展。vwin手机版

为了模拟中子轰击的影响,研究人员通常使用离子束,中子轰击是导致反应堆环境中大多数材料退化的辐射类型。这会造成类似的伤害,但更容易控制,更安全。该小组在桑迪亚使用了一个6兆伏特的离子加速器设施作为新系统的基础。这些类型的设备加速了测试,因为它们可以在几个小时内模拟数年的操作中子暴露。

利用该系统的实时监控能力,丹尼特说:有可能确定物质物理变化开始加速的时间,这往往发生得相当突然,进展很快。在那个时候停止实验,然后就可以详细研究在这个关键时刻发生了什么。“这使我们能够确定这些结构变化背后的机械原因是什么,“他说。

肖特说,该系统可以在几个小时内对给定材料的性能进行详细研究,然而,如果不这样做,可能需要几个月的时间才能完成第一次迭代,找出退化开始的时间点。为了完整的描述,常规方法”可能要花半年时间,“一天”使用新系统,他说。

在系统测试中,该小组使用了两种纯金属——镍和钨——但该设备可用于测试各种合金以及纯金属,也可以测试其他种类的材料,研究人员说。“我们在这里如此兴奋的原因之一,“丹尼特说:当他们在科学会议上描述这种方法时,“我们交谈过的每个人都说“你能在我的材料上试一下吗?”“每个人都知道如果他们能测试自己的东西会发生什么,然后他们的研究速度会更快。”“

系统进行的实际测量,它用激光束刺激材料的振动,然后用第二束激光观察表面的振动,直接探测材料的弹性刚度和热性能,丹尼特解释说。但这一测量结果可用于推断其他相关特征,包括缺陷和损伤累积,他说。“这就是他们告诉你的基本机制。”这是最重要的。

独特的设施,现在在桑迪亚运营,也是团队为进一步提高IT能力而进行的工作的主题,丹尼特说。“这是可利用的,“他说,他们还希望增加更多不同的诊断工具来探测辐射过程中材料的更多特性。

工作是“一种巧妙的工程方法,使研究人员能够描述各种材料对辐照损伤的反应,“劳伦斯J。雅可布,

佐治亚理工学院学术事务教授兼副院长,他没有参与研究。他说这是“一项杰出的非接触研究,非破坏性评估技术,使对受离子束辐照的材料的机械性能进行现场监测。”“

这项研究得到了美国的支持。能源部,MIT-SUTD国际设计中心,美国核管理委员会,以及桑迪亚国家实验室纳米技术集成中心。

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