Радиационное облучение может способствовать самовосстановлению некоторых металлов

Всем известно, что радиация оказывает разрушительное воздействие на различные материалы и объекты.

Радиация оказалась полезной

Однако научная группа из Массачусетского технологического института была сильно удивлена, когда в ходе очередной серии экспериментов было установлено, что радиация на самом деле помогает некоторым материалам самовосстанавливаться. Тем самым продлевая срок их службы.

Как известно, радиация непосредственно в ядерных реакторах является ускорителем процесса коррозии практически всех материалов. А это приводит к ускоренному выходу из строя основных узлов установки.

Каково же было удивление ученых, когда в ходе эксперимента было установлено, что при исследовании определенных сплавов никеля и хрома радиация наоборот сделала металлы более устойчивыми к коррозии.

а) экспериментальная установка, показывающая, как были созданы две области выборки. b) распределение первичного радиационного повреждения (синие точки) и протонного осаждения (красные точки). c) схема облученной (оранжевой) и необлученной (зеленой) зон. D-l оптические и репрезентативные Сэм-изображения обращенной к пучку стороны фольги Ni-20Cr через 4 ч при температуре 650 °C при различных плотностях тока пучка. d-f) , g)–i) и j) – l) соответствуют плотности тока пучка 2,5, 2,0 и 1,5 МКА см-2 соответственно. Шкала: 200 мкм.

Исследования были сосредоточены на реакторах определенного типа, где в качестве теплоносителя используются расплавленные соли натрия, калия и лития.

Этот разогретый сплав оказывает разрушительное воздействие на металлические сплавы, с которыми имеет непосредственный контакт.

Но было установлено, что если облучить материал излучением протонного ускорителя, то расплаву соли потребовалось в два раза больше времени, чтобы образовалась коррозия.

Изображения сплава никель-хром, подвергнутого воздействию расплавленных солей. Фотографии показывают, что при облучении металла образуется меньше дефектов (темно-серых пятен)

Эксперимент был проведен несколько десятков раз и в каждом из них результат был абсолютно одинаковым.

Применив просвечивающую электронную микроскопию, инженеры смогли увидеть, что происходит с сплавом при контакте с солевым раствором при температуре 650 градусов по Цельсию.

Было обнаружено, что радиация создает многочисленные микроскопические дефекты поверхности на металле, что позволяет атомам сплава легче перемещаться.

А это означает, что они (атомы) могут достаточно оперативно заполнить изъяны, формируемые едкой солью. Если сказать несколько обобщенно, то радиация придает сплаву способность самовосстанавливаться.

а - схема твердотельных диффузионных процессов при коррозии расплавленной соли в Ni-20Cr. б схема твердотельных диффузионных процессов при коррозии расплавленной соли; в - Ni-20Cr под воздействием протонного облучения.

Что дает это открытие

Открытый феномен позволит более точно рассчитывать время замены определенных энергетических установок, существующих реакторов и производить более точные расчеты будущих энергетических установок.

Результат своих экспериментов научная группа опубликовала на страницах журнала Nature Communications.

Если понравилась статья, тогда ставим палец вверх и подписываемся. Спасибо за уделенное внимание!