انرژی هسته‌ای در آینده‌ی انرژی پاک جهان، جایگاه مهمی دارد؛ اما با توجه به حوادث اخیر نیروگاه فوکوشیمای ژاپن، ایمنی این فناوری اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. اکنون دانشمندان در دانشگاه کالیفرنیا برای مواد قرار گرفته در برابر تشعشع‌های رادیواکتیو، روش تست نانومقیاسی ارائه کرده‌اند که خواص مکانیکی ماکرومقیاس این مواد را تحت شرایط معین اندازه‌گیری می‌کند. این روش می‌تواند به ساخت مواد جدید برای کاربردهای هسته‌ای کمک کند و برای کاهش مقدار مواد مورد نیاز جهت تست تجهیزات موجود در نیروگاه‌ها، راهکارهایی ارائه کند.
نیروگاه‌های هسته‌ای ایمن با کمک فناوری‌نانو
انرژی هسته‌ای در آینده‌ی انرژی پاک جهان، جایگاه مهمی دارد؛ اما با توجه
به حوادث اخیر نیروگاه فوکوشیمای ژاپن، ایمنی این فناوری اهمیت ویژه‌ای
پیدا کرده است. اکنون دانشمندان در دانشگاه کالیفرنیا برای مواد قرار گرفته
در برابر تشعشع‌های رادیواکتیو، روش تست نانومقیاسی ارائه کرده‌اند که خواص
مکانیکی ماکرومقیاس این مواد را تحت شرایط معین اندازه‌گیری می‌کند. این
روش می‌تواند به ساخت مواد جدید برای کاربردهای هسته‌ای کمک کند و برای
کاهش مقدار مواد مورد نیاز جهت تست تجهیزات موجود در نیروگاه‌ها،
راهکارهایی ارائه کند.
آندریو ماینر، یکی از این محققان، گفت: “تست‌های مکانیکی نانومقیاس در
مقایسه با مقادیر توده‌ای و ماکرومقیاس همیشه استحکام‌های بالاتری به شما
می‌دهند. ما نشان داده‌ایم که شما حقیقتا می‌توانید از نمونه‌های تحت تابش
با قطرهایی به کوچکی ۴۰۰ نانومتر به خواص واقعی برسید. این توانایی در
زمینه مواد هسته‌ای جهت پیشرفت تست‌های نانومقیاس راهکارهایی ارائه می‌کند.
در این مطالعه، ماینر و همکارانش تست‌های فشردگی نمونه‌های مسی قرار گرفته در معرض
تابش پروتون‌های پرانرژی را بررسی کرده و برای آسیب‌های ناشی از این تابش به خواص
مکانیکی مس، مدلی ارائه کرده‌اند. آنها با استفاده از یک افزاره تست مکانیکی درجای
ویژه در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری، توانستند طبیعت موضعی این تغییرشکل را با دقت
مقیاس‌نانو بررسی کنند.
نقایص سه بعدی ایجاد شده بوسیله تابش داخل مس، می‌توانند حرکت نقایص یک بعدی در
ساختار بلوری معروف به نقایص جابجایی را مسدود کنند. این برهم‌کنش سبب می‌شود که
مواد قرار گرفته در معرض تابش ترد و شکننده شوند، و برای آنها، مقدار نیرویی که یک
ماده قبل از شکسته شدن تدریجی می‌تواند در برابر آن مقاومت کند؛ تغییر کند. بعلاوه،
میکروساختارهای پیچیده ناشی از تابش، ممکن است باعث برهم‌کنش‌های جابجایی در نمونه‌های
نانومقیاس شوند که در مقایس ماکرو (برای مواد توده‌ای) نیز همان اثرات را دارند.
این روش با برگرداندن مقادیر استحکام نانومقیاس به خواص توده‌ای، می‌تواند به
طراحان راکتورهای هسته کمک کند که برای اجزاء طراحی در نیروگاه‌های هسته‌ای، مواد
مناسب پیدا کنند.
این دانشمندان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان “تست نانوفشردگیِ در جای
مسِ قرار گرفته در معرض تابش” در مجله‌ی Nature Materials منتشر کرده‌اند.
