ข้อบกพร่องของวัสดุที่เกิดจากความเสียหายจากรังสีสามารถระบุได้โดยการวัดพลังงานที่ข้อบกพร่องนั้นปล่อยออกมาเมื่อถูกความร้อน นั่นคือข้อสรุปของนักวิจัยในสหรัฐอเมริกาและฟินแลนด์ ซึ่งกล่าวว่าแนวทางใหม่ของพวกเขาอาจนำไปสู่เทคนิคที่ดีกว่าในการวัดปริมาณประสิทธิภาพที่ลดลงของวัสดุที่ฉายรังสี ซึ่งอาจมีนัยสำคัญต่อการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอายุมาก
วัสดุที่ฉายรังสี เช่น วัสดุที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะได้รับความเสียหายเมื่อการดูดกลืนนิวตรอนและอนุภาคพลังงานสูงอื่นๆ ทำให้เกิดข้อบกพร่องในระดับอะตอม ความเสียหายนี้สามารถลดประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุได้เมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตาม การระบุลักษณะความเสียหายด้วยกล้องจุลทรรศน์อาจเป็นเรื่องยากมาก เนื่องจากแม้แต่เทคนิคที่ทันสมัย เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) ก็ไม่สามารถวัดชนิด ขนาด และความหนาแน่นของข้อบกพร่องได้อย่างแม่นยำตลอดทั้งวัสดุ
การปลดปล่อยพลังงาน
แทนที่จะตรวจสอบข้อบกพร่องโดยตรง Charles Hirst จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และเพื่อนร่วมงานมองว่าวัสดุที่ฉายรังสีเก็บพลังงานไว้ในข้อบกพร่องระดับอะตอมแล้วปล่อยพลังงานนี้เมื่อถูกความร้อน กุญแจสู่เทคนิคของพวกเขาคือการปล่อยนี้จะเกิดขึ้นเมื่อถึงอุปสรรคด้านพลังงาน - อุปสรรคที่เฉพาะเจาะจงสำหรับธรรมชาติของข้อบกพร่อง
ในการสังเกตกระบวนการนี้ พวกเขาใช้เทคนิคที่เรียกว่าดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิงคาโลริเมทรี (DSC) ซึ่งวัดความแตกต่างระหว่างปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของตัวอย่าง กับวัสดุอ้างอิงที่มีความจุความร้อนที่กำหนดไว้อย่างดี
ในกรณีนี้ ตัวอย่างคือน็อตไททาเนียมขนาดเล็ก ฉายรังสีเป็นเวลา 73 วัน ซึ่งจำลองการแผ่รังสีที่จะเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จริง ทีมงานใช้น็อตตัวเดียวกันที่ยังไม่ได้ฉายรังสี ในการทดลอง พวกเขาค่อยๆ อุ่นตัวอย่างและอ้างอิงจากอุณหภูมิห้องเป็น 600 °C ที่อัตรา 50 °C ต่อนาที
เทคโนโลยีสูญญากาศกลับมาสร้างภูมิคุ้มกันนาโนอิเล็กทรอนิกส์จากรังสี
การศึกษาเปิดเผยว่าระหว่าง 300–600 °C พลังงานส่วนเกินถูกปลดปล่อยออกจากน็อตที่ฉายรังสีในสองขั้นตอนที่แตกต่างกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าข้อบกพร่องจะคลายตัวที่อุณหภูมิเหล่านี้ผ่านกลไกสองแบบที่แตกต่างกัน จากนั้นทีมของเฮิรสท์จึงใช้การจำลองไดนามิกของโมเลกุลเพื่อทำความเข้าใจกลไกเหล่านี้แต่ละอย่าง
ด้วย TEM ข้อบกพร่องเหล่านี้สามารถศึกษาได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่ามากเท่านั้น ดังนั้น ทีมงานสามารถคาดการณ์พฤติกรรมของข้อบกพร่องในช่วงอุณหภูมิที่สูงขึ้นได้เท่านั้น จนถึงตอนนี้ สิ่งเหล่านี้ทำให้พวกเขาสามารถระบุกระบวนการปลดปล่อยพลังงานได้หนึ่งกระบวนการ จากผลลัพธ์นี้ เฮิรสท์และเพื่อนร่วมงานคาดการณ์ว่า DSC มีศักยภาพที่จะค้นพบกลไกใหม่ๆ มากมายสำหรับการปล่อยพลังงานในวัสดุอื่นๆ ซึ่งเผยให้เห็นข้อบกพร่องที่ยังคงซ่อนอยู่ในเทคนิคอื่นๆ จนถึงตอนนี้
วิธีการของพวกเขาอาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โดยการดึงตัวอย่างขนาดเล็กออกจากเครื่องปฏิกรณ์ ผู้ปฏิบัติงานสามารถใช้ DSC เพื่อหาปริมาณได้ดียิ่งขึ้นว่าส่วนประกอบนั้นเสื่อมโทรมจากการได้รับรังสีอย่างไร สิ่งนี้สามารถช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเครื่องปฏิกรณ์ตัดสินใจอย่างมีข้อมูลมากขึ้นว่าส่วนประกอบนั้นปลอดภัยหรือไม่ในการทำงานต่อไป ในทางกลับกัน สิ่งนี้สามารถยืดอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอยู่ แม้กระทั่งโรงงานที่ถือว่าใกล้หมดอายุการใช้งานแล้ว เป็นเวลาหลายทศวรรษข้างหน้า
งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า.
