核反應(yīng)堆外殼會遭到輻射經(jīng)年持久的破壞，進而造成了高昂的維修費用。現(xiàn)在，一種新型的合金可以讓它更堅固。

2016 年 3 月，芬蘭赫爾辛基大學(xué)研究員們制造了一種高熵合金，其抗輻射效果較好，可降低核工廠的維修成本，前景一片光明，但是其真正投入核工廠的使用尚需幾年時間。

老舊的核設(shè)備無人想要。最近，一個有歐洲三個國家組成的民間聯(lián)盟正在游說比利時關(guān)閉兩個40年的核反應(yīng)堆，因擔(dān)憂其泄露。

核工廠會產(chǎn)生很多中子。當(dāng)離開核原子核時，中子就會轟擊它周圍的鋼中的原子。一些中子把鋼中的原子撞擊出來，會使鋼變脆。所以核電廠需要定期更換鋼部件，既昂貴又耗時。

為此，芬蘭赫爾辛基大學(xué)的 KaiNordlund 及其同事用高熵合金做實驗，驗證是否該合金的抗輻射性能更好，以解決上述問題。Nordlund 介紹，“在新一代核反應(yīng)堆中，輻射情況更嚴重，因此尋找合適的金屬以在這個環(huán)境下存活是非常具有積極意義的。”

性能強過鋼

在高熵合金中，不同元素的晶體隨機排布，因此無論從哪一個方向出發(fā)，都可以等幾率地遇到一個特定元素的原子。這與鋼不同，其原子具有可識別模式和集群的性質(zhì)。

雖然高熵合金已經(jīng)存在超過 10 年了，但僅在過去幾年中，它們只應(yīng)用在高品質(zhì)材料的研究中。

科學(xué)家們進行了模擬，試圖找出抗輻射效果最好的組合，最后選定鎳鐵和鎳鈷鉻合金進行研究。隨后，他們用這種新材料做成一個一微米厚的盤，然后向其發(fā)射一束金離子和鎳離子，來模擬核反應(yīng)堆輻射。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新材料比純鎳盤的缺陷要少上 2-3 倍。據(jù)研究者透露，之所以用純鎳而不是鋼來做對比，是因為它比鋼更容易計算。

在模擬中，研究者發(fā)現(xiàn)新材料比含10% 鉻的鐵合金性能更優(yōu)，后者是典型的不銹鋼。

不過，Nordlund 認為核工廠應(yīng)用這種新合金尚需時日：“我們很高興取得這樣的成績，但我不敢用這些材料建造一個核反應(yīng)堆”。

其他材料科學(xué)家認為該合金應(yīng)用時機還沒有成熟。Nordlund 團隊所使用的原子缺陷只是眾多考核指標中的一個。

Nordlund 還需要進行全面的測試。該研究成果已發(fā)表在Physical ReviewLetters 上。

原文鏈接：New alloys could lead to next generation ofnuke plant metals