日本研究人员称核电站混凝土的使用寿命可能比之前认为的更长

东京大学的研究人员发现，混凝土对中子辐射的抵抗力比以前认为的更强。

混凝土通常用于核电站的外部结构，但由于反应堆的中子辐射，混凝土会降解，导致使用寿命限制在 40 年左右。然而，最新研究表明，混凝土的降解速度可能不会像预想的那么快，核电站在退役前可以运行更长时间。

研究团队利用 X 射线衍射测量中子撞击石英表面的速率如何导致材料膨胀——石英是混凝土的常见成分，其膨胀是裂缝的主要原因。他们在 45 o C 至 62 o C 的温度下测试了四种类型的石英：合成石英、砂岩、变燧石和花岗闪长岩。

他们发现，虽然中子率越高，石英膨胀越大，但远没有预想的那么严重。他们利用实验结果建立了一个模型，预测在核电站的“现实条件”下，石英膨胀将“非常有限”。

此外，他们发现石英颗粒的大小可能存在依赖性，特别是对于高的中子辐射率。

虽然本研究中使用的温度与旧式核裂变发电站的混凝土墙温度相似，但聚变工厂的壁面温度要高得多，达到 300摄氏度至 600摄氏度之间。

研究人员声称，他们的研究本月发表在《核材料杂志》上，首次完成了对中子辐射如何影响混凝土寿命的定量评估。

该团队目前计划研究混凝土中的其他矿物质在中子辐射下的行为。

更安全、更长寿命

研究团队相信，他们的研究将有助于为未来核电站的材料选择以及现有工厂的翻新提供决策参考。

东京大学建筑学教授、这项研究的主要作者丸山一平表示，混凝土的劣化“可能没有预期的那么严重，这可能使核电站能够运行更长时间”。

12月，法国电力公司批准延长英国四座核电站的运行期限，称检查结果好于预期。

根据核聚变工业协会的2024年调查，为未来的核聚变反应堆寻找有弹性的材料仍然是一项“重大挑战”，尽管最近取得了一些突破，包括英国材料加工研究所成功生产出聚变级钢。