Οι επιστήμονες απομακρύνονται από το μυστήριο του τρόπου με τον οποίο η ακτινοβολία αποδυναμώνει το μέταλλο, ένα άτομο μια φορά
Χρησιμοποιώντας τεχνικές αιχμής, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, προσομοιώνουν τις επιζήμιες επιδράσεις της ακτινοβολίας χτυπώντας μεμονωμένα άτομα από ένα μεταλλικό πλέγμα. Με την εξέταση των ελαττωμάτων που προκύπτουν, στοχεύουν να αποκτήσουν μια ολοκληρωμένη κατανόηση των μικροσκοπικών διεργασιών που συμβάλλουν στην αποικοδόμηση υλικού που προκαλείται από την ακτινοβολία.
"Με την κατανόηση των λεπτομερών μηχανισμών ζημίας ακτινοβολίας στην ατομική κλίμακα, μπορούμε να αναπτύξουμε στρατηγικές για να μετριάσουμε τα αποτελέσματά τους", εξηγεί ο Andrew Minor, καθηγητής πυρηνικής μηχανικής στο UC Berkeley και ο επικεφαλής ερευνητής στο έργο.
Στα πειράματά τους, η ομάδα χρησιμοποιεί μια εστιασμένη δέσμη φορτισμένων σωματιδίων, όπως τα ιόντα ηλίου, για να βομβαρδίσει ένα λεπτό φύλλο μετάλλου. Κάθε ιόν συγκρούεται με άτομα στο μεταλλικό πλέγμα, μεταφέροντας ενέργεια και ενδεχομένως τα χτυπάει από τις θέσεις τους.
Για να απεικονίσει τη ζημιά, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια σειρά τεχνικών προηγμένης μικροσκοπίας, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης (TEM) και της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης σάρωσης (STEM). Αυτές οι τεχνικές παρέχουν εικόνες υψηλής ανάλυσης των ελαττωμάτων, αποκαλύπτοντας τη θέση, το μέγεθος και το σχήμα των εκτοπισμένων ατόμων.
Με τον προσεκτικό έλεγχο της έντασης και της ενέργειας της δέσμης ιόντων, η ομάδα μπορεί να μελετήσει συστηματικά τις επιδράσεις διαφορετικών δόσεων ακτινοβολίας και τύπους ιόντων. Αυτό τους επιτρέπει να εντοπίζουν τους βασικούς παράγοντες που επηρεάζουν τον σχηματισμό και την εξέλιξη των ελαττωμάτων στο μέταλλο.
"Ενδιαφέρουμε ιδιαίτερα την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα ελαττώματα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και πώς επηρεάζουν συλλογικά τις συνολικές ιδιότητες του υλικού", λέει ο Minor.
Τα ευρήματα της ομάδας έχουν συνέπειες για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη υλικών που μπορούν να αντέξουν το σκληρό περιβάλλον ακτινοβολίας των αντιδραστήρων σύντηξης. Με τον εντοπισμό των μεγαλύτερων ανθεκτικών σε ακτινοβολία υλικά και την κατανόηση των υποκείμενων μηχανισμών ζημίας ακτινοβολίας, οι επιστήμονες μπορούν να ενισχύσουν την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα αυτών των υποσχόμενων πηγών ενέργειας.
Η έρευνα αυτή υποστηρίζεται από το Γραφείο Ενεργειακών Επιστημών του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και διεξάγεται ως μέρος του Κέντρου Επιστημών Fusion Berkeley.
