DAHA GÜVENLİ VE EKONOMİK NÜKLEER REAKTÖRLER İÇİN NANOSERAMİK MALZEME
Uluslararası bir araştırmacı ekibi, radyasyonun sert etkilerine dayanamayacak kadar radyasyon altında daha sert olan nanoseramik bir materyal üretti.
Bu sayede yeni nesil nükleer sistemler daha önce hiç olmadığı kadar yüksek sıcaklıklarda ve radyasyon alanlarında çalışacak ve enerji daha verimli ve ekonomik bir şekilde üretilecektir.
Geleneksel olarak, su fisyon reaksiyonlarından salınan ısıyı emen reaktörlerde birincil soğutma sıvısı olarak kullanılmıştır. Su, malzemelere korozyon hasarı riski daha az olmasına rağmen, su soğutmalı reaktörlerin çalışabileceği sıcaklığı sınırlar ve ileri reaktörlerde sıcaklıklarını artırmak, enerji üretimini artırmanın en iyi yoludur. Sodyum ve kurşun gibi sıvı metaller gibi yeni soğutma sıvısı, çok daha yüksek sıcaklıklarda etkili olmasına karşın, nükleer reaktörlerin üretildiği malzemeler için çok daha aşındırıcıdır.
Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde mühendislik fiziği ve malzeme bilimi ve mühendisliği alanında seçkin bir araştırma profesörü olan Kumar Sridharan; “Yapısal bileşenler için metalik malzemelerin tercih edilen kullanımı vardır, ancak bu malzemelerin birçoğu gelişmiş reaktörlerde yüksek sıcaklık korozyonuna dayanamaz. Korozyon yüzeysel bir fenomendir, bu nedenle eğer yüzeye kaplama yaparsanız, yüksek zerreciklere maruz kalmadan çatlamadan boyaya ihtiyaç duyarsınız” dedi.
Sridharan ve İtalya'nın Milano kentinde bulunan Istituto Italiano di Tecnologia'daki (IIT) ortakları, gelişmiş reaktörlerde bu yüksek sıcaklıktaki sıvı metallerin zararlı etkilerine dayanabilecek yeni bir materyal olan alüminyum oksit nanoseramik kaplamayı karakterize etti. Bu malzeme, bu sistemler için büyük bir nimet olabilir. Araştırmacılar, 22 Eylül 2016'da Nature dergisi Scientific Reports'da yayımlanan bir makalede, “Al2O3 nanoseramiklerinde radyasyon dayanıklılığı” tarif ettiler.
IIT Nano Bilim ve Teknoloji Merkezi ekip lideri Fabio Di Fonzo; “Birçok malzeme radyasyona maruz kaldığında sertleşmekte ve çatlamaktadır. Bununla birlikte, alüminyum oksit nanoseramik kaplamalar sertleşti ve nihai olarak ışınlamadan fayda sağladı. Çalışmalarımızın amacı, amorf veya nanoseramik maddelerin ışınlama sırasında iyileşebileceğinin göstermek ve bu, özellikle kaplamalarla ilgili nükleer maddelerin farklı bir görünümüne doğru yol açmak” dedi.
Di Fonzo'nun laboratuarı birkaç yıldır alüminyum oksit nanoseramik üretiyor. Sridharan'ın grubu ile birlikte çalışarak kaplamanın mikroskobik analizini yapmak için transmisyon elektron mikroskoplarını kullanarak, maddenin özelliklerini daha kapsamlı bir şekilde kavradılar. Di Fonzo'nun laboratuarı da kaplamayı geliştirerek radyasyona maruz bıraktılar ve analiz yaparak sonuçları yorumlamalarına yardımcı oldular. Mekanik özelliklerde gördükleri değişiklikleri nano ölçekli yapıdaki değişikliklerle ilişkilendirildi.
Araştırmacılar, bu eşsiz maddenin yeni nesil reaktörleri daha güvenli ve ekonomik hale getirebileceğini düşünüyorlar.
Garcia Ferré, bugüne kadar alanda bir paradigma değişikliği yapıyor, çünkü şu ana kadar radyasyonu kullanan bir malzeme yoktu 'diyor García Ferré; “Bu yeni malzeme ile, malzemenin mekanik özelliklerinin gelişimini uyarlamak için bir radyasyon ortamından yararlanıyoruz. Özellikle, ömrünün sonuna kadar radyasyona ilk maruz bırakıldığı zamanki gibi benzer mekanik özelliklere sahip bir materyal elde edebiliyoruz” dedi.
Çeviri: Celal DEMİRTAŞ
Kaynak:http://phys.org/news/2016-12-nanoceramic-material-safe-economical-nuclear.html
Daha fazla bilgi: F. García Ferré et al. Radiation endurance in Al2O3 nanoceramics, Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep33478
Yayınlama tarihi: 13.12.2016