Yüksek sıcaklıklar ve iyonlaştırıcı radyasyon, nükleer reaktörlerin içinde son derece aşındırıcı ortamlar yaratır. Uzun ömürlü reaktörler tasarlamak için bilim adamları, radyasyon kaynaklı kimyasal reaksiyonların yapısal malzemeleri nasıl etkilediğini anlamalıdır. ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) Brookhaven Ulusal Laboratuvarı ve Idaho Ulusal Laboratuvarı'ndaki kimyagerler, yakın zamanda radyasyon kaynaklı reaksiyonların, erimiş tuzlarla soğutulan yeni bir reaktör türünde reaktör metallerinin korozyonunu azaltmaya yardımcı olabileceğini gösteren deneyler gerçekleştirdi. Bulguları Physical Chemistry Chemical Physics dergisinde yayınlandı.
"Erimiş tuz reaktörleri, daha güvenli, ölçeklenebilir nükleer enerji üretimi için gelişmekte olan bir teknolojidir. Bu gelişmiş reaktörler, geleneksel su soğutmalı reaktör teknolojilerinden daha yüksek, daha verimli sıcaklıklarda çalışabilirken, nispeten ortam basıncını koruyabilir", diye açıkladı Brookhaven Lab'da seçkin bir kimyager ve araştırmanın lideri olan James Wishart.
Su soğutmalı reaktörlerin aksine, erimiş tuz reaktörleri, yalnızca yüksek sıcaklıklarda sıvı halde kalan tamamen pozitif ve negatif yüklü iyonlardan oluşan bir soğutucu kullanır. Başka bir sıvı eklemeden akana kadar sofra tuzu kristallerini eritmeye benzer.
Bilim adamları, özellikle erimiş tuzlu nükleer reaktörler için önerilen metal alaşımlarının sık bir bileşeni olan kromu izlemekle ilgileniyorlardı. Krom erimiş tuza çözündüğünde, kimyasal formlarından bazıları korozyon süreçlerini hızlandırabilir, reaktörün yapısal bütünlüğünü ve performansını tehlikeye atabilir. Krom iyonu oksidasyon durumlarının dağılımı - bu iyonların kimyasal reaksiyonlar için kaç tane elektron boşluğuna sahip olduğu - korozyonun meydana gelip gelmeyeceğini belirleyen faktör olabilir.
Wishart ve işbirlikçileri, erimiş tuzda radyasyon tarafından üretilen reaktif türlerle iki tür krom iyonunun reaksiyonlarının oranlarını ve sıcaklık bağımlılıklarını ölçmek için tesisler kullandı. Wishart, "Analizimiz, erimiş tuz ortamındaki radyasyonun net etkisinin, aşındırıcı Cr3+'ün daha az aşındırıcı Cr2+'ye dönüşümünü desteklemek olduğunu gösterdi" dedi.
Bu araştırma, DOE Bilim Ofisi tarafından 2018'de Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda kurulan Aşırı Ortamlarda Erimiş Tuzlar Enerji Sınır Araştırma Merkezi'nin, nükleer ortamlarda erimiş tuzların temel özelliklerini ve potansiyel uygulamalarını keşfetmek için bir ürünüydü.