Arunkumar Seshadri的實驗對于尋找能夠更好地承受世界上正在運行的輕水反應堆溫度波動的燃料包殼至關重要。圖片來源：Photo: Gretchen Ertl - MIT News

印度最大的商業和研究性核反應堆設施之一位于阿倫庫瑪·塞沙德里(Arunkumar Seshadri)的家鄉印度欽奈以南。在一次高中實地考察中，他在那里對核電產生了興趣。

“我們學到了反應堆如何工作的基本原理，”核科學與工程專業五年級博士生Seshadri回憶說。“我為如此少量的鈾或其他燃料如何產生如此巨大的能量而著迷。”

這種魅力很快在Seshadri的本科生生涯中找到了正式的出路，并繼續推動他現在進入麻省理工學院。

Seshadri與他的顧問Koroush Shirvan緊密合作，John Clark Hardwick(1986)職業發展教授，開辟了一條單一的道路，可以識別和測試新一代的耐輻射，耐腐蝕和耐熱的材料和燃料，這些材料和燃料可以更好地經受住極端的考驗。核反應堆的條件。

他的研究在基礎科學和實用技術上均取得了進步，大量期刊出版物和專利就證明了這一點。Seshadri說：“我真的很樂意回答核工業面臨的工程問題，并逐漸對影響反應堆材料的結構和化學變化有了更基本的了解。”

專注于熱量傳遞

Seshadri是梵語老師和全職母親的兒子，在他小學的時候，他就拆卸和重新組裝他的家用電器，并獲得編程技能，并參加高中的科學比賽。Seshadri在SASTRA大學攻讀機械工程和控制系統專業，并被招募到由核工業資助的研究項目中。事實證明，這是決定性的經驗。

他說：“目標是開發用于沸水反應堆中的兩相流(水和蒸汽)的傳感器。” “我們想提取有關這兩個不同階段的信息，以便我們可以確切地了解內部正在發生的事情。” 事實證明，設計用于監視和更好地預測熱量如何在反應堆中移動的技術所面臨的挑戰以及改善商業核設施運行的相關前景是不可抗拒的。

在印度政府呼吁建立一支熟練的勞動力隊伍以幫助擴大其核工業的鼓舞下，Seshadri決定攻讀核科學和工程學的高級學位。他說：“麻省理工學院在兩相傳熱方面有著豐富的專家傳統;他們是該領域的火炬手。” “我認為這可能是一個豐富我的興趣的地方。”

他為Shirvan的研究工作找到了直接的方向，Shirvan正在能源部進行一系列實驗，以配制具有更高事故承受能力的核反應堆燃料。在他的碩士學位論文中，Seshadri研究了核燃料金屬外殼上不同種類的涂層在被加熱和冷卻時的行為。

他對可濕性特別感興趣，可濕性是決定材料是否吸引或排斥諸如核反應堆中冷卻劑之類的液體的特性。當材料表現出較高的可濕性時，冷卻劑可以更有效地帶走熱量。但是由于較低的潤濕性，材料會排斥流體，從而導致蒸汽蒸氣在表面形成，從而吸收熱量并導致反應器內潛在的危險溫度升高。

2004年，日本研究人員發現，發生核反應的副產物伽馬射線增強了潤濕性。利用高分辨率顯微鏡，Seshadri幫助演示了發生這種情況的精確機理：γ射線在金屬部件的表面上產生了納米級的氧化物孔，從而形成了高度可潤濕的表面。

他說：“這是第一次有人證明伽馬輻射會產生這種影響，這使我們能夠測試不同的涂層包層，以改善其傳熱性能。” Seshadri進行了高分辨率的顯微鏡測量，準確地揭示了伽馬輻射如何影響這些涂層。

他說：“我很激動。” “對于工業來說，輻射是有害的，有害的表面，但我們看到它有助于熱傳遞。” 這些增強的燃料包殼中的一些已經進行了行業評估。與他們的研究不同的是，Seshadri和Shirvan申請了一項基于伽馬輻射的技術的專利，該技術可以制造防水涂料，可用于擋風玻璃或海水淡化廠。

對研究和教學的熱情

充滿熱情Seshadri已將其博士研究轉移到一個相關領域：研究工業上非常感興趣的碳化硅復合材料，以替代高度易腐蝕的鋯合金燃料包殼。

他說：“碳化硅復合材料可以承受很高的溫度并且堅固而不會變脆，但是挑戰是，在極端的水熱環境中，在存在輻射的情況下，少量的二氧化硅會溶解在冷卻劑中，從而可能損壞組件。 ”

Seshadri的工作是確定不同類型的反應堆輻射如何造成硅的損失，以及循環二氧化硅的使用是否在行業范圍內。他說：“如果二氧化硅沉積在反應堆部件中，則工業界將需要開發一種去除它的方法。”

Seshadri正在開發預測二氧化硅溶解速率的模型。他的實驗對于尋找能夠更好地承受世界上正在運行的輕水反應堆溫度波動的燃料包殼至關重要。他的工作還將幫助開發在更高溫度下運行的高級反應堆，該反應堆使用碳化硅組分和熔融鹽作為冷卻劑。

Seshadri認為Shirvan是他的成就和他的研究人員成長不可或缺的一部分。他回憶說：“我來到麻省理工學院時沒有核科學的背景，而且表現也不佳。” “希爾萬花了無數的時間教我所需的必需品，然后讓我自由地尋求問題和時間來取得成果，而沒有壓力。”

這種指導模式為Seshadri自己的教學提供了動力。在業余時間，Seshadri指導印度從事能源項目的大學生，鼓勵他們追求宏偉的目標。在遠程基礎上，他指導他們進行計算建模，幫助他們撰寫研究成果以便發表，并申請研究生院。

“我的熱情和所有愛好都與研究有關，與這些學生的互動是我在學術界想要的職業的一步：領導大學的研究團隊，并尋求解決深層問題的方法。”