С помощью нового метода оценки радиационного ущерба материалам можно в пять раз точнее определять состояние деталей реактора и своевременно их заменять.
Большая часть повреждений внутри ядерных реакторов настолько мала, что не поддавалась предыдущим исследованиям. Инженеры из MIT разработали новый метод для прямого измерения радиационного ущерба. Это позволит безопасно продлить эксплуатацию атомных электростанций после завершения установленного срока службы.
Вместо непосредственного наблюдения за физической структурой рассматриваемого материала новый подход изучает количество хранящейся в ней энергии. Любое нарушение упорядоченной структуры атомов внутри материала, например, вызванное радиационным облучением или механическими воздействиями, фактически придает материалу избыточную энергию, объясняют ученые.
Метод, предложенный инженерами, основан на оценке разницы энергий. Определив изменение, ученые рассчитывают общее количество повреждений в материале, даже если это дефекты атомного масштаба, которые невозможно наблюдать.
Используемый ими метод называется дифференциальной сканирующей калориметрией. Изучаемый образец помещается в специальную камеру с двумя идентичными ячейками. Исследователи постепенно повышают температуру и измеряют, как изменяется энергия в пустой камере и в камере с образцом.
Чтобы проверить свою технологию, исследователи изучили титановую гайку, извлеченную из атомного реактора. Результаты экспериментов показали, что новый метод в пять раз более чувствителен к дефектам, чем существующие.
Исследователи полагают, что с помощью новой технологии можно продлить срок службы атомных реакторов от 40–60 до 100 лет. Чтобы такое увеличение прошло безопасно, необходимо контролировать качество материалов. Постоянно оценивая их состояние, можно своевременно определять дефекты и удалять отдельные элементы до того, как произойдет что-то неожиданное.