방사선 손상으로 인한 재료 결함은 가열될 때 결함이 방출하는 에너지를 측정하여 특성화할 수 있습니다. 이것이 미국과 핀란드 연구원들의 결론이며, 그들의 새로운 접근 방식은 방사선 조사 물질의 성능 저하를 정량화하는 더 나은 기술로 이어질 수 있으며 이는 노후된 원자력 발전소의 운영에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다.
원자로에 사용되는 것과 같은 조사된 물질은 중성자 및 기타 고에너지 입자의 흡수가 원자 규모의 결함을 생성할 때 손상됩니다. 이 손상은 시간이 지남에 따라 재료의 전체 성능을 저하시킬 수 있습니다. 그러나 투과전자현미경(TEM)과 같은 최첨단 기술로도 재료 전체의 결함 유형, 크기 및 밀도를 정확하게 측정할 수 없기 때문에 미세한 손상을 특성화하는 것은 매우 어려울 수 있습니다.
에너지 방출
매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 찰스 허스트(Charles Hirst)와 동료들은 결함을 직접 조사하는 대신 조사된 재료가 원자 규모의 결함에 에너지를 저장한 다음 가열될 때 이 에너지를 방출하는 방법을 조사했습니다. 그들의 기술의 핵심은 이 방출이 특정 에너지 장벽(결함의 특성에 특정한 장벽)에 도달하면 발생한다는 것입니다.
이 과정을 관찰하기 위해 그들은 시료의 온도를 높이는 데 필요한 열량과 열용량이 잘 정의된 기준 물질 간의 차이를 측정하는 시차 주사 열량계(DSC)라는 기술을 사용했습니다.
이 경우 샘플은 실제 원자로에서 경험할 방사선을 시뮬레이션한 73일 동안 조사된 작은 티타늄 너트였습니다. 참고로 연구팀은 조사되지 않은 동일한 너트를 사용했다. 그들의 실험에서 그들은 샘플과 기준을 분당 600°C의 속도로 실온에서 50°C까지 점진적으로 가열했습니다.
진공 기술의 귀환은 방사선으로부터 나노전자공학을 면역화합니다.
이 연구는 300–600 °C 사이에서 두 가지 다른 단계로 조사된 너트에서 과도한 에너지가 방출되어 두 가지 다른 메커니즘을 통해 이러한 온도에서 결함이 완화됨을 나타냅니다. 그런 다음 Hirst의 팀은 분자 역학 시뮬레이션을 사용하여 이러한 각 메커니즘을 이해했습니다.
TEM을 사용하면 이러한 결함은 훨씬 더 낮은 온도에서만 연구될 수 있으므로 더 높은 온도 범위에서 결함의 거동은 팀에 의해서만 외삽될 수 있습니다. 지금까지 이를 통해 하나의 에너지 방출 과정을 식별할 수 있었습니다. 이 결과를 기반으로 Hirst와 동료들은 DSC가 다른 재료에서 에너지 방출에 대한 많은 새로운 메커니즘을 발견하여 지금까지 다른 기술에 숨겨져 있던 결함을 드러낼 가능성이 있다고 예측합니다.
그들의 접근 방식은 원자로 검사에 특히 유용할 수 있습니다. 원자로에서 작은 샘플을 추출함으로써 작업자는 DSC를 사용하여 구성 요소가 방사선 노출로 인해 저하된 정도를 더 잘 정량화할 수 있습니다. 이것은 원자로 운영자가 구성 요소가 계속 작동하기에 안전한지 여부에 대해 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있습니다. 결과적으로 이는 기존 원자력 발전소의 수명을 연장할 수 있습니다.
연구는 다음에 설명되어 있습니다. 과학의 발전.
