東京大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，混凝土對中子輻射的抵抗力比以前認(rèn)為的更強(qiáng)。

混凝土通常用于核電站的外部結(jié)構(gòu)，但由于反應(yīng)堆的中子輻射，混凝土?xí)到猓瑢?dǎo)致使用壽命限制在 40 年左右。然而，最新研究表明，混凝土的降解速度可能不會(huì)像預(yù)想的那么快，核電站在退役前可以運(yùn)行更長時(shí)間。

研究團(tuán)隊(duì)利用 X 射線衍射測量中子撞擊石英表面的速率如何導(dǎo)致材料膨脹——石英是混凝土的常見成分，其膨脹是裂縫的主要原因。他們在 45 o C 至 62 o C 的溫度下測試了四種類型的石英：合成石英、砂巖、變燧石和花崗閃長巖。

他們發(fā)現(xiàn)，雖然中子率越高，石英膨脹越大，但遠(yuǎn)沒有預(yù)想的那么嚴(yán)重。他們利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了一個(gè)模型，預(yù)測在核電站的“現(xiàn)實(shí)條件”下，石英膨脹將“非常有限”。

此外，他們發(fā)現(xiàn)石英顆粒的大小可能存在依賴性，特別是對于高的中子輻射率。

雖然本研究中使用的溫度與舊式核裂變發(fā)電站的混凝土墻溫度相似，但聚變工廠的壁面溫度要高得多，達(dá)到 300攝氏度至 600攝氏度之間。

研究人員聲稱，他們的研究本月發(fā)表在《核材料雜志》上，首次完成了對中子輻射如何影響混凝土壽命的定量評估。

該團(tuán)隊(duì)目前計(jì)劃研究混凝土中的其他礦物質(zhì)在中子輻射下的行為。

更安全、更長壽命

研究團(tuán)隊(duì)相信，他們的研究將有助于為未來核電站的材料選擇以及現(xiàn)有工廠的翻新提供決策參考。

東京大學(xué)建筑學(xué)教授、這項(xiàng)研究的主要作者丸山一平表示，混凝土的劣化“可能沒有預(yù)期的那么嚴(yán)重，這可能使核電站能夠運(yùn)行更長時(shí)間”。

12月，法國電力公司批準(zhǔn)延長英國四座核電站的運(yùn)行期限，稱檢查結(jié)果好于預(yù)期。

根據(jù)核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)的2024年調(diào)查，為未來的核聚變反應(yīng)堆尋找有彈性的材料仍然是一項(xiàng)“重大挑戰(zhàn)”，盡管最近取得了一些突破，包括英國材料加工研究所成功生產(chǎn)出聚變級鋼。