Nyt reaktor-foringslegeringsmateriale giver styrke, modstandsdygtighed

En ny wolfram-baseret legering udviklet ved Los Alamos National Laboratory kan modstå hidtil usete mængder af stråling uden skader. Væsentlig for ekstreme bestrålingsmiljøer såsom det indre af magnetiske fusionsreaktorer, tidligere undersøgte materialer er hidtil blevet hæmmet af svaghed mod brud, men denne nye legering ser ud til at overvinde det problem.

"Dette materiale viste enestående strålingsmodstand sammenlignet med rene nanokrystallinske wolframmaterialer og andre konventionelle legeringer, " sagde Osman El Atwani, hovedforfatteren af ​​papiret og hovedforsker af projektet "Strålingseffekter og plasmamaterialeinteraktioner i wolframbaserede materialer" i Los Alamos. "Vores undersøgelser af materialets mekaniske egenskaber under forskellige stresstilstande og materialets respons under plasmaeksponering er i gang."

"Det ser ud til, at vi har udviklet et materiale med hidtil uset strålingsmodstand, " sagde hovedefterforsker Enrique Martinez Saez, en medforfatter af papiret i Los Alamos. "Vi har aldrig før set et materiale, der kan modstå niveauet af strålingsskader, som vi har observeret for denne legering med høj entropi [fire eller flere hovedelementer]. Det ser ud til at bevare fremragende mekaniske egenskaber efter bestråling, i modsætning til traditionelle modparter, hvor de mekaniske egenskaber let nedbrydes under bestråling."

Arun Devaraj, en materialeforsker og projektsamarbejdspartner ved Pacific Northwest National Laboratory, bemærkede, "Atomsondetomografi afslørede en interessant lagdeling på atomniveau af forskellige elementer i disse legeringer, som derefter ændrede sig til nanoklynger, når de blev udsat for stråling, hjælper os til bedre at forstå, hvorfor denne unikke legering er yderst strålingstolerant."

Materialet, skabt som en tynd film, er en kvartær nanokrystallinsk wolfram-tantal-vanadium-chrom-legering, der er blevet karakteriseret under ekstreme termiske forhold og efter bestråling.

"Vi har endnu ikke testet det i højkorrosionsmiljøer, " sagde Martinez Saez, "men jeg forventer, at den også skal fungere godt der. Og hvis den er duktil, som forventet, det kan også bruges som turbinemateriale, da det er et ildfast, materiale med højt smeltepunkt."

Beskrevet i denne uge i et blad i Videnskabens fremskridt , projektet var en multiinstitutionel indsats, involverer forskere og faciliteter ved Los Alamos National Laboratory, Argonne National Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory, Warszawas teknologiske universitet, Polen, og United Kingdom Atomic Energy Authority.