新型合金 可让核电站更坚固耐用

欧洲足球赛事 注：核反应堆外壳会遭到辐射经年持久的破坏，进而造成了高昂的维修费用。现在，一种新型的合金可以让它更坚固。

芬兰赫尔辛基大学研究员们制造了一种高熵合金，其抗辐射效果较好，可降低核工厂的维修成本，前景一片光明，但是其真正投入核工厂的使用尚需几年时间。

老旧的核设备无人想要。最近，一个有欧洲三个国家组成的民间联盟正在游说比利时关闭两个40年的核反应堆，因担忧其泄露。

核工厂会产生很多中子。当离开核原子核时，中子就会轰击它周围的钢中的原子。一些中子把钢中的原子撞击出来，会使钢变脆。所以核电厂需要定期更换钢部件，既昂贵又耗时。

为此，芬兰赫尔辛基大学的Kai Nordlund及其同事用高熵合金做实验，验证是否该合金的抗辐射性能更好，以解决上述问题。Nordlund介绍，“在新一代核反应堆中，辐射情况更严重，因此寻找合适的金属以在这个环境下存活是非常具有积极意义的。”

性能强过钢

在高熵合金中，不同元素的晶体随机排布，因此无论从哪一个方向出发，都可以等几率地遇到一个特定元素的原子。这与钢不同，其原子具有可识别模式和集群的性质。

虽然高熵合金已经存在超过10年了，但仅在过去几年中，它们只应用在高品质材料的研究中。

科学家们进行了模拟，试图找出抗辐射效果最好的组合，最后选定镍铁和镍钴铬合金进行研究。随后，他们用这种新材料做成一个一微米厚的盘，然后向其发射一束金离子和镍离子，来模拟核反应堆辐射。

结果发现，新材料比纯镍盘的缺陷要少上2-3倍。据研究者透露，之所以用纯镍而不是钢来做对比，是因为它比钢更容易计算。

在模拟中，研究者发现新材料比含10%铬的铁合金性能更优，后者是典型的不锈钢。

不过，Nordlund认为核工厂应用这种新合金尚需时日：“我们很高兴取得这样的成绩，但我不敢用这些材料建造一个核反应堆”。

其他材料科学家认为该合金应用时机还没有成熟。Nordlund团队所使用的原子缺陷只是众多考核指标中的一个。Nordlund还需要进行全面的测试。

该研究成果已发表在Physical Review Letters上。

原文参考地址：New alloys could lead to next generation of nuke plant metals

感谢材料人编辑部杨洪期提供素材