Científicos de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI (Rusia) han aclarado cómo el cambio de nanoestructura de materiales para futuros reactores de fusión de energía influye en su plasticidad, resistencia al calor y otras propiedades importantes.

El desarrollo de reactores de neutrones rápidos y un reactor de fusión eficiente son proyectos de ingeniería de energía nuclear prometedores. El primero permitirá cerrar el ciclo del combustible nuclear y hacer que la industria de la energía nuclear sea más respetuosa con el medio ambiente. Esto último permitirá la creación de un método fundamentalmente nuevo de producción de energía. El proyecto más conocido diseñado para acelerar la aparición de reactores de fusión productores de energía es el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER).

Es difícil crear nuevos dispositivos de energía porque implican crear condiciones extremas. Se plantean demandas increíblemente altas sobre los materiales para los nuevos reactores. Expuesto a altas temperaturas y corrientes de radiación de alta energía, los materiales existentes tienden a degradarse rápidamente. El más duradero de estos puede soportar dosis de radiación, en el que cada átomo se desplaza entre 80 y 90 veces. Este parámetro debería ser el doble de grande para las instalaciones de energía termonuclear. La resistencia al estrés del material determina si un reactor puede considerarse eficiente y seguro.

Los investigadores de MEPhI abordaron este problema utilizando nanotecnologías. Los aceros de ferrita-martensita basados ​​en aleaciones de Fe-Cr y los aceros reforzados por dispersión de óxidos se consideran los materiales más prometedores para futuras instalaciones energéticas. Los investigadores de MEPhI han demostrado experimentalmente cómo estos materiales podrían reestructurarse a nivel atómico y cómo se redistribuyeron los átomos, conduciendo a un aumento sustancial de la fragilidad y pérdida de plasticidad. La investigación fue publicada en el Revista de materiales nucleares y el Revista de Energía y Materiales Nucleares .

Cambiar la nanoestructura de un material puede cambiar sus propiedades, y como consecuencia, Reducir significativamente el ciclo de vida de las zonas activas. En algunos casos, sin embargo, los científicos pueden seleccionar cambios de nanoestructura que proporcionen materiales con propiedades únicas, como alta resistencia al calor. Durante los experimentos, Las aleaciones modelo Fe-Cr y los aceros reforzados por dispersión de óxidos (ODS) fueron expuestos a varios impactos, durante el cual se registraron cambios a nanoescala en las propiedades con la ayuda de tomografía con sonda atómica.

Sergei Rogozhkin, subdirector del Departamento de Estados Extremos de Física de la Materia del Instituto MEPHi de Física y Tecnologías Nucleares, Dijo que habían analizado el estado a nanoescala de los materiales y su reestructuración bajo diversos impactos:"Indujamos el envejecimiento térmico y usamos haces de iones metálicos para establecer que su influencia podría conducir a la rotura de la nanoestructura".

Según S. Rogozhkin, esta investigación podría utilizarse para crear materiales para ITER y para futuras instalaciones de energía. "El ITER está destinado a demostrar la eficiencia del concepto de reactor termonuclear. Los requisitos de materiales son altos en esta etapa, pero una instalación termonuclear de próxima generación creará condiciones aún más extremas, materiales tan fundamentalmente nuevos, incluidos los que estamos estudiando ahora, se están desarrollando precisamente para estos requisitos, " él explicó.