輻射減緩熔鹽堆中的腐蝕：核能的新希望

高溫和游離輻射在核反應爐內部創造了極具腐蝕性的環境。為了設計持久耐用的反應爐，科學家必須了解輻射引起的化學反應如何影響結構材料。美國能源部（DOE）布魯克海文國家實驗室和愛達荷國家實驗室的化學家最近進行了一系列實驗，表明輻射引起的反應可能有助於減緩新型熔鹽冷卻反應爐中反應爐金屬的腐蝕。他們的研究結果發表在《物理化學化學物理》雜誌上。 布魯克海文實驗室的傑出化學家、該研究的負責人詹姆斯·威沙特解釋說：「熔鹽堆是一種新興技術，可用於更安全、可擴展的核能生產。與傳統的水冷反應爐技術相比，這些先進的反應爐可以在更高、更高效的溫度下運行，同時保持相對的環境壓力。」 與水冷反應爐不同，熔鹽堆使用完全由帶正電和帶負電的離子組成的冷卻劑，這些離子僅在高溫下保持液態。這類似於融化食鹽晶體，直到它們流動，而無需添加任何其他液體。 科學家們特別關注追蹤鉻，鉻是熔鹽核反應爐金屬合金中常見的成分。當鉻溶解到熔鹽中時，其某些化學形式會加速腐蝕過程，從而損害反應爐的結構完整性和性能。鉻離子氧化態的分佈——這些離子有多少電子空位可用於化學反應——可能是決定是否發生腐蝕的因素。 威沙特和他的合作者利用設備測量了兩種型別的鉻離子與熔鹽中輻射產生的活性物質的反應速率和溫度依賴性。「我們的分析表明，輻射在熔鹽環境中的淨效應是促進腐蝕性Cr3+轉化為腐蝕性較低的Cr2+，」威沙特說。 這項研究是能源部科學辦公室於2018年在布魯克海文國家實驗室建立的極端環境熔鹽能源前沿研究中心的研究成果，旨在探索熔鹽在核環境中的基本特性和潛在應用。