Uued hübriidmetallid muudaks tuumareaktorid oluliselt vastupidavamaks
Tuumareaktorid hävitavad ajapikku neid ümbritseva väliskesta, nõudes kulukat remontimist. Uut tüüpi metall võiks muuta tuumajaamade reaktorid vastupidavamaks kahjustuste suhtes, mida ioniseeritud kiirgus tavapärasele terasele tekitab.
Vananenud tuumaelektrijaama pole kellelegi tarvis. Möödunud nädalal nõudsid kolme Euroopa riigi aktivistid kahe 40-aastase Belgia tuumareaktori sulgemist, kuna arvatakse, et need võivad olla lähemas tulevikus rivist välja langemas. Vahendab New Scientist.
Tuumaelektrijaamad toodavad neutroneid — ja mitte vähe. Kui neutronid lahkuvad reaktori südamikust, kus paikneb tuumakütus ja leiavad aset energiamuundamis-reaktsioonid, tabavad need ümbritsevat terasmantlit. Mõned neutronid löövad aatomeid nende kohtadelt terase aatomvõres minema, mis mõjutab terase omadusi, muutes selle rabedamaks. Seetõttu tuleb tuumaelektrijaamade terasest detaile regulaarselt vahetada, mis on kulukas ja aeganõudev.
Seetõttu proovisidki Soome Helsinki ülikooli uurija Kai Nordlund ja kolleegid, kas erilised hübriidmetallid, nn kõrgentroopilised sulamid (ingl high-entropy alloys) võiksid kiirgusele paremini vastu pidada.
Kõrgentroopilistes sulamites paiknevad eri elementide kristallid juhuslikult, nii et mõne konkreetse elemendi aatomiga kohtumise tõenäosus jääb liikumissuunast olenemata samaks. Terases, mille aatomid paiknevad suhteliselt kindlates eriomastes struktuurides, on lood teisiti.
Ehkki kõrgentroopilised sulamid on olemas olnud juba rohkem kui kümme aastat, on nende kvaliteet alles viimastel aastatel kujunenud piisavalt kõrgeks, et neid saab teaduslikus uurimises kasutada.
Teadlased püüdsid simulatsioonide abil välja selgitada, millised kombinatsioonid võiksid kiirgust kõige paremini taluda ning sõelusid paljulubavaimatena välja raua-nikli- ja nikli-koobalti-kroomi-sulamid. Seejärel valmistati igast uuest metallist mikromeetripaksused kettad, mida pommitati tõelise reaktori sisemuses toimuvate protsesside matkimiseks kulla ja nikli tuumade vooga.
Kiiritatud ketaste analüüsimisel selgus, et sulamiketastel leidus kaks kuni kolm korda vähem kahjustusi — piirkondi, kus metalli struktuur oli rikutud — kui puhtast niklist ketastel. Puhast niklit kasutati, kuna selle baasil on arvutusi teha lihtsam kui terase puhul, märkis töö üks autoreid, USA-s Tennessee osariigis tegutseva Oak Ridge’i riikliku laboratooriumi materjaliteadlane Yanwen Zhang.
