Suhu tinggi dan radiasi pengion menciptakan lingkungan yang sangat korosif di dalam reaktor nuklir. Untuk merancang reaktor yang tahan lama, para ilmuwan harus memahami bagaimana reaksi kimia akibat radiasi memengaruhi material struktural. Ahli kimia di Laboratorium Nasional Brookhaven (DOE) Departemen Energi AS dan Laboratorium Nasional Idaho baru-baru ini melakukan eksperimen yang menunjukkan bahwa reaksi akibat radiasi dapat membantu meringankan korosi logam reaktor dalam jenis reaktor baru yang didinginkan oleh garam cair. Temuan mereka diterbitkan dalam jurnal Physical Chemistry Chemical Physics.
"Reaktor garam cair adalah teknologi yang sedang berkembang untuk produksi energi nuklir yang lebih aman dan terukur. Reaktor canggih ini dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dan lebih efisien daripada teknologi reaktor berpendingin air tradisional sambil mempertahankan tekanan ambien yang relatif", jelas James Wishart, seorang ahli kimia terkemuka di Brookhaven Lab dan pemimpin penelitian.
Tidak seperti reaktor berpendingin air, reaktor garam cair menggunakan pendingin yang seluruhnya terbuat dari ion bermuatan positif dan negatif, yang tetap dalam keadaan cair hanya pada suhu tinggi. Ini mirip dengan melelehkan kristal garam meja hingga mengalir tanpa menambahkan cairan lain.
Para ilmuwan sangat prihatin dengan pelacakan kromium, konstituen yang sering ditemukan dalam paduan logam yang diusulkan untuk reaktor nuklir garam cair. Saat kromium larut ke dalam garam cair, beberapa bentuk kimianya dapat mempercepat proses korosi, membahayakan integritas struktural dan kinerja reaktor. Distribusi keadaan oksidasi ion kromium - berapa banyak kekosongan elektron yang tersedia untuk reaksi kimia - mungkin merupakan faktor yang menentukan apakah korosi terjadi.
Wishart dan kolaboratornya menggunakan fasilitas untuk mengukur laju dan ketergantungan suhu reaksi dari dua jenis ion kromium dengan spesies reaktif yang dihasilkan oleh radiasi dalam garam cair. "Analisis kami menunjukkan bahwa efek bersih radiasi di lingkungan garam cair adalah untuk mendukung konversi Cr3+ korosif menjadi Cr2+ yang kurang korosif", kata Wishart.
Penelitian ini adalah produk dari Pusat Penelitian Perbatasan Energi Garam Cair di Lingkungan Ekstrem yang didirikan di Laboratorium Nasional Brookhaven oleh Kantor Sains DOE pada tahun 2018 untuk mengeksplorasi sifat-sifat fundamental dan aplikasi potensial garam cair di lingkungan nuklir.