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用X射线透视技术揭示切尔诺贝利和福岛核电站融毁后的瞬间

2021-05-26 08:59  来源:国际能源小数据    X射线  核事故  核工程与核技术  福岛核电站  切尔诺贝利核电站

研究人员现在已经成功地测试了一种技术,可能有助于从几乎无法穿透的熔岩外壳中收集更多细节。英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)的研究人员《材料化学杂志》(Journal of Materials Chemistry A)发表文章,将这种物质的微小样本置于强大的X射线下,可以揭开现实核灾废物的神秘面纱。


前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆发生灾难性故障并向欧洲各地排放放射性沉降物已经过去35年了,但这座废弃的核电站仍然被放射性熔岩所覆盖。这种玻璃般坚硬的物质不仅妨碍了所有的清理工作,而且使其本身难以研究。

研究人员现在已经成功地测试了一种技术,可能有助于从几乎无法穿透的熔岩外壳中收集更多细节。英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)的研究人员《材料化学杂志》(Journal of Materials Chemistry A)发表文章,将这种物质的微小样本置于强大的X射线下,可以揭开现实核灾废物的神秘面纱。

这项研究的作者之一英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)研究人员克莱尔·科克希尔(Claire Corkhill)表示, “这就像是对犯罪现场的法医分析。对我们的模拟材料进行的化学分析使我们能够拼凑出切尔诺贝利电站核燃料的最后时刻。”

切尔诺贝利核电站位于乌克兰首都基辅以北约60英里处,事故发生时有四个正在运行的反应堆。1986年,4号反应堆的铀燃料熔化,与结构和周围环境中的成分发生化学反应,其中包括锆、石墨、钢和混凝土等材料呈熔岩状,科学家称之为“corium”。危险的淤泥从反应堆堆芯流出,最终冷却并硬化成一种高放射性的玻璃状陶瓷。

为了最终弄清楚如何清除内核并彻底清除切尔诺贝利核电站的放射性,科学家首先需要了解内核、混合物在反应堆中的变化,以及它究竟是如何形成的。但该物质放射性太强,无法接近。再加上它的硬度,这意味着从切尔诺贝利核电站采集到的实际样本少之又少。谢菲尔德大学研究人员制造了科学家们称之为“模拟物”的材料,将许多核电站中发现的相同建筑材料的模拟废物融化在一起。研究人员把模拟物带到同步加速器上,在瑞士北部的保罗·舍勒研究所和纽约长岛的布鲁克海文国家实验室以非常强大的X射线照射。通过观察X射线在模拟物上的不同吸收方式,研究人员能够分辨出细微的细节,比如识别比雾滴更小的含铀化合物的晶体结构。X射线的数据使研究人员能够重建样品成分在极端条件下熔化的顺序。换言之,研究人员可以重现核电站熔毁后的瞬间。

研究人员相信他们的技术已经成熟,为分析真正的切尔诺贝利和福岛核熔化的事故过程铺平了道路。



图为技术

深圳核博会

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