ENG FB kontakt

24.04.2019

Strona główna Aktualności Wydarzenia Nowy materiał odporny na promieniowanie

Nowy materiał odporny na promieniowanie

26-03-2019

Międzynarodowy zespół, naukowców opracował nowy materiał o niespotykanej dotąd odporności na promieniowanie. Materiał ten może zrewolucjonizować podejście do projektowania elementów konstrukcyjnych np. w reaktorach syntezy termojądrowej. W badaniach uczestniczyła grupa dra inż. Jana Wróbla z Politechniki Warszawskiej, laureata programów START i HOMING Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Jednym z głównych problemów technologicznych związanych z energetyką jądrową jest niszczenie materiałów konstrukcyjnych pod wpływem napromieniowania. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie tzw. stopów o wysokiej entropii – nowej klasy materiałów składających się, w odróżnieniu od tradycyjnych materiałów, z czterech lub więcej składników o podobnym stężeniu. Stopy te cechują się wysoką entropią konfiguracyjną, czyli dużym stopniem nieuporządkowania atomów, wyjątkową mikrostrukturą i unikalnymi właściwościami. Jak wynika z najnowszych badań opublikowanych w czasopiśmie Science Advances, stop o wysokiej entropii W-Ta-Cr-V jest niezwykle odporny na promieniowanie i zachowuje znakomite właściwości mechaniczne. Z tego względu materiał ten jest atrakcyjnym kandydatem do zastosowań w elementach konstrukcyjnych przyszłych reaktorów jądrowych lub syntezy termojądrowej.

 

(a) Zmiana stężeń poszczególnych pierwiastków pomiędzy osnową i wydzielonymi fazami o zwiększonej zawartości Cr i V uzyskana przy użyciu Tomografii Sondy Atomowej (ang. Atom Probe Tomography) dla napromieniowanej próbki stopu W38Ta35Cr16V11. (b) Reprezentatywna struktura z wydzieloną fazą o zwiększonej zawartości atomów V i Cr oraz (c) zmiana stężeń poszczególnych pierwiastków wzdłuż kierunku krystalograficznego [100] uzyskana przy użyciu symulacji Monte Carlo.

 

Dr inż. Jan Wróbel, Politechnika Warszawska

Dr inż. Jan Wróbel, Politechnika Warszawska (fot. archiwum prywatne)

 

„Ze względu na olbrzymią liczbę możliwych kombinacji, zarówno doboru pierwiastków jak i ich stężeń, eksperymentalne przebadanie wszystkich kombinacji stopów nie jest możliwe. Dlatego materiały te są ciągle mało poznane. Głównym celem naszych badań jest zrozumienie, w jaki sposób uporządkowanie atomowe oraz podstawowe właściwości stopów zależą od stężeń poszczególnych pierwiastków oraz od temperatury. Stworzony przez mój zespół model, polegający na połączeniu metod obliczeniowych opartych na mechanice kwantowej z metodami statystycznymi, wykazał, że w stopie W-Ta-Cr-V występuje silna tendencja do przyciągania pomiędzy atomami V i Cr, które jest przyczyną wydzielania faz V-Cr obserwowanych eksperymentalnie przez naszych współpracowników z USA. Co więcej, symulacje komputerowe przeprowadzane systematycznie w szerokim zakresie stężeń i temperatur mogą się przyczynić do znalezienia optymalnego składu stopu, który potencjalnie może mieć jeszcze lepsze właściwości niż ten opisany w naszej publikacji.” ‒ mówi dr inż. Jan Wróbel.

 

Publikacja jest efektem międzynarodowej współpracy naukowców z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej z naukowcami z Los Alamos National Laboratory, Argonne National Laboratory i Pacific Northwest National Laboratory w USA oraz z Culham Centre for Fusion Energy w Anglii. Grupa dr. inż. Jana Wróbla, w ramach realizacji grantu w programie HOMING FNP, odpowiedzialna była za stworzenie modelu teoretycznego, który wyjaśnił przyczynę wydzielania w stopie faz o zwiększonej zawartości atomów V i Cr.

 

Źródło: Fundacja na Rzecz Nauki Polskiej

 

Przeczytaj też:

Artykuł „Outstanding radiation resistance of tungsten-based high-entropy alloys” opublikowany w Science Advances

 

 

 

Nasze propozycje

Strukturalne aspekty odkształcania metali
Karol Przybyłowicz

Strukturalne aspekty odkształcania metali

Wydawnictwo WNT

W książce zawarto jakościowy opis procesów zachodzących podczas plastycznego odkształcania metali z...

Podstawy mechaniki ciał stałych i płynów
Andrzej Flaga

Podstawy mechaniki ciał stałych i płynów

Wydawnictwo Naukowe PWN

Najważniejszą zaletą niniejszej monografii jest przedstawienie w ramach jednego opracowania głównych...

Wytrzymałość materiałów. Zbiór zadań z rozwiązaniami
Roman Gieleta

Wytrzymałość materiałów. Zbiór zadań z rozwiązaniami

Redakcja Wydawnictw WAT

Podręcznik jest zbiorem rozwiązanych zadań z podstawowych działów wytrzymałości materiałów. Jest...

Ludzkość poprawiona. Jak najbliższe lata zmienią świat, w którym żyjemy
Grzegorz Lindenberg

Ludzkość poprawiona. Jak najbliższe lata zmienią świat, w którym żyjemy

Wydawnictwo Otwarte

Autor opisuje, na czym polega rewolucja w genetyce, jak działa i co dziś potrafi sztuczna inteligencja....

Nasi partnerzy