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受輻射材料形變檢測(cè)能力達(dá)到納米級(jí)

[2011/7/1]

　　據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月26日?qǐng)?bào)道，加利福尼亞大學(xué)勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和洛杉磯阿拉姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出一種輻射檢測(cè)技術(shù)，能在納米水平檢測(cè)核輻射對(duì)材料機(jī)械性能造成的改變。該技術(shù)有助于設(shè)計(jì)反應(yīng)堆裝置，開(kāi)發(fā)建造核設(shè)施的新型工程材料，并在日常維護(hù)檢測(cè)中，減少所需的材料用量。該研究發(fā)表在近日出版的《自然·材料學(xué)》雜志上。

　　核能是一種長(zhǎng)效的未來(lái)清潔能源，美國(guó)約20%的電力和近70%的零排放電力來(lái)自核能。但世界上許多國(guó)家的核設(shè)施不僅用于發(fā)電，還用于研究、材料測(cè)試或生產(chǎn)醫(yī)療用的放射性同位素。這些設(shè)施的建造材料和結(jié)構(gòu)不同，維護(hù)檢修至關(guān)重要。日本福島核事故使人們更加重視核技術(shù)的安全性。許多國(guó)家呼吁對(duì)核電站進(jìn)行“壓力檢測(cè)”，以確保其安全運(yùn)行。

　　“對(duì)于材料本身來(lái)說(shuō)，納米尺度的機(jī)械性質(zhì)檢測(cè)比大尺度下的檢測(cè)精度更高！泵绹(guó)國(guó)家電子顯微分析中心(NCEM)科學(xué)家、加州大學(xué)伯克利分校材料科學(xué)與工程系副教授安德魯·米諾說(shuō)，“我們利用納米檢測(cè)技術(shù)，對(duì)一塊直徑僅400納米的輻射樣本的形變進(jìn)行了精確檢測(cè)。該技術(shù)真正將核材料檢測(cè)領(lǐng)域變得更開(kāi)放。”

　　在該研究中，米諾和同事用高能質(zhì)子對(duì)銅樣品進(jìn)行輻射，以模擬輻射作用對(duì)銅的機(jī)械性質(zhì)造成的傷害。利用投射電子顯微鏡力學(xué)檢測(cè)設(shè)備，研究小組能以納米級(jí)的分辨率，將樣本的形變精確定位到一個(gè)原子的水平。輻射在銅內(nèi)部造成的三維空間上的裂隙，改變了其晶體結(jié)構(gòu)，這被稱為脫位。這種作用導(dǎo)致被輻射材料脆化易碎，降低了材料的耐壓能力。進(jìn)一步利用納米級(jí)的強(qiáng)度值可計(jì)算出大塊材料的性質(zhì)。

　　“這種納米尺度的檢測(cè)技術(shù)有助于延長(zhǎng)核反應(yīng)堆的壽命！闭撐暮现、加州大學(xué)伯克利分校核工程系副教授彼得·霍斯曼說(shuō)，“我們將安全問(wèn)題轉(zhuǎn)化到對(duì)核設(shè)施材料的檢測(cè)手段上。我們能用較小的樣本，精確測(cè)出材料的機(jī)械屬性，比如一個(gè)工作了40年之久的核設(shè)施中的建造材料，以確保其未來(lái)的安全運(yùn)行。”

　　米諾補(bǔ)充說(shuō)：“理解材料性質(zhì)的衰退是機(jī)械問(wèn)題的基礎(chǔ)，也給我們提供了一個(gè)模型系統(tǒng)來(lái)發(fā)現(xiàn)建造核能設(shè)施的新材料。通過(guò)研究材料機(jī)械性質(zhì)的缺陷，我們能設(shè)計(jì)出更加抗輻射損傷的材料，帶來(lái)更安全的核設(shè)施！