تاثیر پرتوهای اتمی بر ساخت و استحکام مواد

در ایالات متحده حدود 20 درصد برق مصرفی کشور توسط انرژی هسته‌ای تامین می‌شود.

علاوه بر تولید انرژی بسیاری از امکانات و تاسیسات هسته‌ای در جهان به منظور انجام امور تحقیقاتی، آزمایش مواد و تولید ایزوتوپ‌ها برای صنایع داروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بنابراین طول عمر و اجزای مواد به کار رفته در این تاسیسات برای تضمین ایمنی و عملکرد قابل اطمینان آنها بسیار ضروری و حیاتی است.

اکنون دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در آزمایشگاه برکلی و لابراتوار ملی «لس‌ آلاموس» روش تستی در مقیاس نانو (بسیار ریز)‌ برای مواد پرتوزده ابداع کرده‌اند که به وسیله آن خواص استحکامی مواد در مقیاس ماکرو (بزرگ)‌ را تهیه می‌کند.

تست‌های مکانیکی مقیاس نانو (بسیار ریز)‌ همواره نسبت به مقیاس ماکرو (بزرگ)‌ ضریب اطمینان بیشتری دارند،‌ اما مشکل زمانی است که شما واقعا خواستار انجام آزمایش در مقیاس نانو باشید تا چیزهایی در مورد خواص مواد در مقیاس بزرگ بدانید، اما محققان نشان دادند که می‌توان خواص واقعی نمونه‌های پرتوزده را با قطری به اندازه 400 نانومتر به دست آورد.

این دستاورد زمینه استفاده از مزایای تست در مقیاس نانو در مورد مواد هسته‌ای را فراهم می‌کند. در این تحقیق دانشمندان نمونه‌هایی از مس پرتوزده توسط پروتون‌های پرانرژی را تحت تست‌های تراکم قرار دادند تا به این وسیله چگونگی آسیب‌های ناشی از تشعشع بر خواص مکانیکی مس را مدل‌سازی کنند. با استفاده از تست مکانیکی مخصوصی در میکروسکوپ الکترونی، محققان موفق شدند طبیعت تغییرشکل در ساختار مس را مورد بررسی قرار داده و بفهمند چگونه این تغییر در سطح اتمی متمرکز می‌شود.

ترک‌های سه‌بعدی ایجاد شده در مس پرتوزده جلوی حرکت ترک‌های تک‌بعدی در ساختار کریستالی را می‌گیرد. این فعل و انفعال باعث می‌شود مواد پرتوزده شکننده شوند. این روش با ترجمه ضریب استحکام در مقیاس نانو به خواص توده‌ای به طراحان رآکتور کمک می‌کند تا مواد مناسب‌تری برای مهندسی مولفه‌های یک نیروگاه هسته‌ای بیابند و در نتیجه طول عمر یک رآکتور را بالاتر ببرند. با درک اهمیت نقص‌ها در خواص مکانیکی مواد سازنده یک رآکتور هسته‌ای، می‌توان موادی طراحی کرد که در برابر تشعشع مقاوم‌تر باشند و تکنولوژی ساخت نیروگاه‌های اتمی، پیشرفته‌تر و ایمن‌تر از قبل شود.