據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)6月26日報道，加利福尼亞大學勞倫斯·伯克利國家實驗室和洛杉磯阿拉姆斯國家實驗室開發(fā)出一種輻射檢測技術(shù)，能在納米水平檢測核輻射對材料機械性能造成的改變。該技術(shù)有助于設(shè)計反應(yīng)堆裝置，開發(fā)建造核設(shè)施的新型工程材料，并在日常維護檢測中，減少所需的材料用量。該研究發(fā)表在近日出版的《自然·材料學》雜志上。
核能是一種長效的未來清潔能源，美國約20%的電力和近70%的零排放電力來自核能。但世界上許多國家的核設(shè)施不僅用于發(fā)電，還用于研究、材料測試或生產(chǎn)醫(yī)療用的放射性同位素。這些設(shè)施的建造材料和結(jié)構(gòu)不同，維護檢修至關(guān)重要。日本福島核事故使人們更加重視核技術(shù)的**性。許多國家呼吁對核電站進行“壓力檢測”，以確保其**運行。
“對于材料本身來說，納米尺度的機械性質(zhì)檢測比大尺度下的檢測精度更高。”美國國家電子顯微分析中心(NCEM)科學家、加州大學伯克利分校材料科學與工程系副教授安德魯·米諾說，“我們利用納米檢測技術(shù)，對一塊直徑僅400納米的輻射樣本的形變進行了**檢測。該技術(shù)真正將核材料檢測領(lǐng)域變得更開放。”
在該研究中，米諾和同事用高能質(zhì)子對銅樣品進行輻射，以模擬輻射作用對銅的機械性質(zhì)造成的傷害。利用投射電子顯微鏡力學檢測設(shè)備，研究小組能以納米級的分辨率，將樣本的形變**定位到一個原子的水平。輻射在銅內(nèi)部造成的三維空間上的裂隙，改變了其晶體結(jié)構(gòu)，這被稱為脫位。這種作用導致被輻射材料脆化易碎，降低了材料的耐壓能力。進一步利用納米級的強度值可計算出大塊材料的性質(zhì)。
“這種納米尺度的檢測技術(shù)有助于延長核反應(yīng)堆的壽命。”論文合著者、加州大學伯克利分校核工程系副教授彼得·霍斯曼說，“我們將**問題轉(zhuǎn)化到對核設(shè)施材料的檢測手段上。我們能用較小的樣本，**測出材料的機械屬性，比如一個工作了40年之久的核設(shè)施中的建造材料，以確保其未來的**運行。”
米諾補充說：“理解材料性質(zhì)的衰退是機械問題的基礎(chǔ)，也給我們提供了一個模型系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)建造核能設(shè)施的新材料。通過研究材料機械性質(zhì)的缺陷，我們能設(shè)計出更加抗輻射損傷的材料，帶來更**的核設(shè)施。”
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