• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Nanoskalaanalys av material för framtida fusionsreaktorer

    Kredit:National Research Nuclear University

    Forskare från National Research Nuclear University MEPhI (Ryssland) har klargjort hur förändring av nanostrukturen av material för framtida energifusionsreaktorer påverkar deras plasticitet, värmebeständighet och andra viktiga egenskaper.

    Att utveckla snabbneutronreaktorer och en effektiv fusionsreaktor är lovande kärnkraftsprojekt. Det förstnämnda kommer att göra det möjligt att stänga kärnbränslecykeln och göra kärnkraftsindustrin mer miljövänlig. Det senare kommer att möjliggöra skapandet av en helt ny metod för energiproduktion. Det mest kända projektet för att påskynda framväxten av energiproducerande fusionsreaktorer är International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER).

    Det är svårt att skapa nya energiapparater eftersom de innebär att man skapar extrema förhållanden. Otroligt höga krav ställs på material för nya reaktorer. Utsatt för höga temperaturer och strömmar av högenergistrålning, befintliga material tenderar att försämras snabbt. Den mest hållbara av dessa kan upprätthålla strålningsdoser, där varje atom förskjuts mellan 80 och 90 gånger. Denna parameter bör vara dubbelt så stor för termonukleära energianläggningar. Materialspänningsmotstånd avgör om en reaktor kan anses vara effektiv och säker.

    MEPhI -forskare tog itu med detta problem med hjälp av nanoteknik. Ferritmartensitstål baserade på Fe-Cr-legeringar och oxiddispersionsförstärkta stål betraktas som de mest lovande materialen för framtida energianläggningar. MEPhI-forskare har experimentellt demonstrerat hur dessa material kunde omstruktureras på atomnivå och hur atomerna omfördelades, vilket leder till en betydande ökning av bräcklighet och förlust av plasticitet. Forskningen publicerades i Journal of Nuclear Materials och den Journal of Nuclear Materials and Energy .

    Att ändra materialets nanostruktur kan ändra dess egenskaper, och som en konsekvens, avsevärt minska livscykeln för aktiva zoner. I vissa fall, dock, forskare kan välja nanostrukturförändringar som ger material med unika egenskaper som hög värmebeständighet. Under experimenten, Legeringar av Fe-Cr-modeller och oxiddispersionsförstärkta (ODS) stål utsattes för olika påverkan, under vilken nanoskala förändringar i egenskaper registrerades med hjälp av atomprobstomografi.

    Sergej Rogozhkin, biträdande chef för Institutionen för extrema tillstånd för materiefysik vid MEPHi Institute of Nuclear Physics and Technologies, sa att de hade analyserat materialens nanoskala tillstånd och deras omstrukturering under olika påverkan:"Vi inducerade termisk åldrande och använde balkar av metalljoner för att fastställa att deras inflytande kan leda till att nanostrukturen bryts."

    Enligt S. Rogozhkin, denna forskning kan användas för att skapa material för ITER och för framtida energianläggningar. "ITER är tänkt att visa effektiviteten hos det termonukleära reaktorkonceptet. Kraven på material är höga i detta skede, men en nästa generations termonukleära installation kommer att skapa ännu mer extrema förhållanden, så i grunden nya material, inklusive de vi studerar nu, utvecklas just för dessa krav, " han förklarade.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com