Kuinka kestäviä ovat ydinvoimaloissa käytettävät materiaalit?
Ydinvoimaloiden luotettava toiminta perustuu siihen, että niissä on materiaaleja, jotka kestävät säteilyä reaktorin elinajan. Nyt tutkijat pystyvät ennustamaan materiaalien säteilyvaurioiden todellisen määrän.
Tuoreessa Nature Communication -artikkelissa kansainvälinen asiantuntijaryhmä esittelee työnsä, jossa se on muodostanut aiempaa tarkemman matemaattisen yhtälön, jolla voidaan ennustaa materiaalien säteilyvaurioiden todellista määrää.
– Noin neljän vuosikymmenen ajan alan asiantuntija ovat tienneet, että aiemmin yleisessä käytössä ollut yhtälö yliarvioi säteilyvaurioiden määrää noin kolminkertaisesti kaikissa tavallisissa metalleissa, kertoo materiaalifysiikan professori Kai Nordlund Helsingin yliopistosta.
– Meidän tuloksemme jälkeen uusia reaktorityyppejä voidaan suunnitella tarkemmin kuin nyt, hän sanoo.
Kai Nordlund johti tutkijaryhmää, joka muodosti tämän uuden "arc-dpa"-yhtälön.
– Yhtälömme on vain hiukan monimutkaisempi matemaattinen kaava kuin edeltäjänsä, mutta ennustaa tarkasti kuin parhaat kokeet tai tietokonesimuloinnit, hän sanoo.
Uusi yhtälö luo pohjan paljon tarkemmille ennustuksille siitä, miten kauan materiaalit kestävät säteilyä ydinvoimaloissa tai muissa korkean säteilyn ympäristöissä. Tämä on erityisen tärkeää fuusiovoimalaitosten kehitykselle.
Yli kuuden vuosikymmenen ajan materiaalien vaurioitumista reaktoreissa on arvioitu yksinkertaisella niin sanotulla Kinchin-Pease -yhtälöllä. Se antaa arvion siitä, kuinka monta atomia on siirtynyt paikaltaan tietyn säteilyannoksen myötä.
Kuva: Andrea Sand, Helsingin yliopisto
Kuvateksti:
Kaksi eri mallia säteilyvaurioille materiaaleissa. Jokainen pallo kuvaa atomin paikkaa metallissa. Punaiset ja valkoiset alueet kuvissa vastaavat säteilyvaurioita. Vasen kuva vastaa perinteisen Kinchin-Pease -mallin ennustetta, ja oikeanpuolinen uutta mallia, joka kuvaa korrektisti sitä, että todellisuudessa lopullisten säteilyvaurioiden määrä on paljon pienempi kuin perinteinen malli kuvaa.
Lähde:
Improving atomic displacement and replacement calculations with physically realistic damage models, http://rdcu.be/I1kO, DOI 10.1038/s41467-018-03415-5, Nature Communications, 14.3.2018
Lisätiedot:
professori Kai Nordlund, Helsingin yliopiston, 050 415 6815, @kai_nordlund, kai.nordlund@helsinki.fi
Viestinnän asiantuntija Minna Meriläinen-Tenhu, 050 415 0316, @MinnaMeriTenhu, minna.merilainen@helsinki.fi
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Minna Meriläinen-Tenhuviestinnän asiantuntija
+358 50 415 0316minna.merilainen@helsinki.fiKuvat
Tietoja julkaisijasta
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Se on toistuvasti maailman sadan parhaan yliopiston joukossa. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
Naisten aseman vahvistaminen tehostaa afrikkalaista maataloutta14.12.2018 09:17 | Tiedote
Afrikkalaisten pienviljelijöiden sopeutuminen maailmanlaajuisiin haasteisiin edellyttää uusia valmiuksia ja naisten voimaannuttamista, osoittaa Helsingin yliopistossa valmistunut väitöskirja. Ilmastonmuutos, luonnon monimuotoisuuden väheneminen ja väestönkasvu uhkaavat Afrikan ruokaturvaa.
Turvaa tekonivelleikkauksiin: Tekoäly voi tulevaisuudessa tunnistaa ihollasi viihtyvän näkymättömän tappajan14.12.2018 09:09 | Tiedote
Tekoälyn avulla voidaan ennustaa aiheuttaako tietty iholla havaittu bakteeri vakavan, tai mahdollisesti jopa tappavan infektion.
Tutkijat loivat tutkimuskammioon boreaalisen metsän olosuhteet ja kaasukoostumuksen – Ilmansaasteiden merkitys hiukkasten muodostumiselle ilmakehässä tarkentui13.12.2018 09:56 | Tiedote
Tuoreen tutkimuksen mukaan ihmisen tuottamat saastepäästöt paitsi huonontavat ilmanlaatua, myös vaikuttavat pienhiukkasten muodostumiseen ilmakehässä ja sitä kautta ilmastoon.
Tahdon2013-kampanja vetosi suuren yleisön tunteisiin – translakiin ajetut tavoitteet jäivät osin epäselviksi12.12.2018 13:33 | Tiedote
Tasa-arvoista avioliittolakia ajanut Tahdon2013-kampanja menestyi kirkkaalla brändillä ja selkeällä viestillä. Samaan aikaan kansalaistoiminnassa tehtiin työtä translain uudistamisen eteen, mutta perinteisiin vaikuttamiskeinoihin nojannut kampanja jäi etäiseksi suurelle yleisölle.
Euroopan vuoristolinnut vähenevät12.12.2018 10:59 | Tiedote
Tuore tutkimus kokoaa ensi kertaa eurooppalaisten vuoristolintujen kannankehitystiedot yhteen. Tulos on huolestuttava: vuoristospesialistien määrät vähenivät jopa kymmenen prosenttia 2000-luvulla.
Tohtorikoulutettavaa paineistavat tuottavuuden ja tehokkuuden vaatimukset11.12.2018 16:16 | Tiedote
Uuden tutkimustiedon merkitys yhteiskunnalle on keskeinen. Koska yliopistollinen tutkimus on merkittävä tiedon tuottaja, on hyvä pohtia ja tunnistaa, mistä tieto tulee, kenen tuottamaa se on ja ennen kaikkea millä ehdoin tieto on tuotettu. Kristiina Hannukaisen väitöstutkimus tuo esiin tohtorikoulutettavien näkökulman yliopistolliseen tutkijakoulutukseen.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki STT Infossa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme