המרדף אחר בטיחות מוגברת וארוכות תפעוליות בכורות גרעיניות הוביל את העניין בחומרים של השמדה עצמית.חומרים מתקדמים אלה יכולים לזהות ולתקן נזק שנגרם על ידי קרינה, רכיבה תרמית, וסטרס מכני, צמצום צרכי התחזוקה ומניעת כשלים קטסטרופליים.בעודם עדיין בשלבים התפתחותיים, חומרי בטיחות עצמיים מעוררים מסלול מבטיח לקראת מערכות גרעין ממושכות יותר.

הבנת חומרים אוטונומיים בסביבה גרעינית

חומרים בעלי ערך עצמי מונדסים כדי לשחזר את השלמות התפקודית או המבנית שלהם לאחר נזק ללא התערבות חיצונית. בהשראת תהליכים ביולוגיים כגון ריפוי הפצע או קרישת דם, מערכות אלה משלבות סוכנים ריפוי, אג"ח ניתוק, או אפקטים צורה-זיכרון. בהקשר הגרעיני, חומרים עומדים בפני תנאים קיצוניים - קרינת נויטרונים גבוהה, גרם קרינה gamma, החל מ-300 מעלות צלזיוס ל-1,000 מעלות צלזיוס, ולכן יכולת ריפויית, וכו ', ולכן הוא אמין יותר, ולכן הוא מציע מחדש של תפקוד עצמי חזק יותר, ולכן, כלומר, קרייר, על פני תקופות חיים אלה, על פני קרינת קרום יעיל יותר, קרייר, על פני קרינת קרום, על פני קרינת girreative, על פני קרינת girreative, על פני עשרות שנים, על פני קרינת gamma, על פני קרינת gamma, על פני קרינת gamma, על פני קרינת gamma, על פני קרינת gamma, על פני קרינת gamma גבוהה, על פני קרינת gamma טמפרטורות החל מ קרינת gamma, על פני טמפרטורות החל מ טמפרטורות החל מ טמפרטורות, על פני טמפרטורות החל מ טמפרטורות, 000 °

יישומים כוללים קווי המכילה, מנגנוני דלק, מנגנוני מוטה שליטה, ותומכים מבניים. הבדל מרכזי הוא בין חידת עצמיים פנימיים (שם החומרי, לאחר נזק) לבין עצמו-ההההההה עצמית extrinsic (שם קפסולות משובצות או רשתות vascular-vascular-s-Revastcular-vasicsreativesating Healing Healing Agent Healing Agents).

סוגים של חומרים מכוונים עצמיים ומ מכניזם שלהם

מערכות מבוססות פולימר

פולימר מזחלות עם סוכני ריפוי מבודדים הם בין המלומדים ביותר.כאשר פצח, קפסולות קרע, שחרור מונומרים כי פולימרים כדי לאטום את הפער. בהגדרות גרעיניות, פולימרים נחשבים בעיקר לציפויים, חותמים, ו insulation חשמלי.עם זאת, הרגישות שלהם לנפיחות שרשרת הנגרמת קרינה וקישור הגבולות שלהם להורדת חומרים רדיואקטיביים: FRVIFhopopeCTIQLH מכיל אזורי מחקר: 1.

Ceramic ו- Glass-Ceramic Composites

סרמיקס מציע יציבות תרמית וקרינה מעולה.ההה עצמית בקרמיקה לעתים קרובות מסתמכת על שינויים בשלב (למשל, zirconia) או תגובות חמצון הממלאות סדקים. סיליקון carbide (SiC) בשימוש במושגים מתקדמים של כור, יכול להיות בעל השפעה עצמית באמצעות היווצרות של אחיקה בטמפרטורות גבוהות.

Metallic Alloys ו- Shape-Memory Materials

ניתן להנדס עם microcapsules המכילים סוכנים ריפוי נוזלי (למשל, סגסוגת דלת-מזיקים) או עם סגסוגת בצורת-זיכרון (SMAs) כי סוגרים סדקים על חימום. אלומיניום ופלדה מזחלות נחקרו.עבור כורים גרעיניים, ferritic / מרטיציטיס המבוססים ניקל הם טיפוסיים ההתנגדות של חום על ידי חום או פלדה בשלב המקרר: HDFactation פנימי של קרינת קירור (Fact) עם זאת, עם זאת, לעומת זאת, סגסוגת אנרגיה / מטריקס).

קידוד עצמי למבנה המכיל

Concrete משמש נרחב במבנים המכילים גרעין.healing עצמי משתמש ב spores חיידקיים או admixtures כימי כי precipitate סידן פחמןate כדי לחתום סדקים.בעוד יעיל בתשתיות אזרחיות, סביבות גרעיניות להוסיף קרינת gamma שיכולה לזרז חיידקים חום אינטנסיבי כי מדגמי פחמן.

אתגרים מרכזיים מתעתקים אימוץ

נזק לריפוי מכניזם

האתגר החמור ביותר הוא הידרדרות קרינה.ננוטרון וקרינת גמא לשבור אג"ח כימי בפולימרים, זרזים מרתיעים במערכות extrinsic, וגורמים לעקירות אטומיות בקרמיקה ומתכות. כמוסות של השמה עצמית עלולות לפרוץ מוקדם בשל נפיחות הנגרמת קרינה.בדיקה תחת קרינה ממוקדת כור (dos > 1Dpa) היא נדירה קריטית עבור נתונים מוגבלים לטווח ארוך.

טמפרטורה קיצונית ו-Thermal Cycling

טמפרטורות תגובה משתנות ממעגן במהלך הסגירה ל-300-600 מעלות צלזיוס בכורות מים קלים ומעלה במערכות Gen IV. סוכני ריפוי חייבים להישאר יציבים בטווח זה. פולימרים משובצים רבים מתחת 200 מעלות צלזיוס, Ceramics דורשים טמפרטורות גבוהות לריפוי, אשר עלולים לא להימשך במהלך אירועים לא נורמליים.

תאימות עם חומרים ומערכות קיימות

רכיבים מגיבים חייבים להיות תואמים עם קירור (מים, מתכת נוזלית, גז), פעילות מחדש ותכונות קורוזיה.הוספת תכונות של השמה עצמית עשויה לשנות התנהגות תרמית, ספיגת נויטרונים, או כוח מכני. עבור חיפוי דלק, כל תוספת לא חייבת להגדיל את לכידת נייר צלב של נייטטרון.

אחריות וביטוח

תרבות בטיחות גרעינית דורשת ביצועים חד-משמעיים, צפויים, לא חייבים להציג מצבי כשלון או להפחית את כוח הבסיס.לתקן יעילות לאחר מחזורי ריפוי מרובים הוא לעתים קרובות נמוך (FLT:0NRC הנחיות IRLT:1 כרגע אין הוראות לחומרים של השמה עצמית, הצבת מחסום.

מחקר וניסויים

סוכני ריפוי קרינה-Resistant Healing Agents

חוקרים מפתחים מיקרו-capsules עם סוכני ריפוי אורגניים (למשל, סיליקון מבוסס ריבינים) כי הם יותר סובלניים קרינה. טכניקות קיבולת באמצעות סיליקה או קליפות אלומיניום להראות הבטחה. ייצור תוספתי מאפשר מיקום מדויק של קפסולות רק במידת הצורך, צמצום נפח החומרי.

בדיקה אחרונה ב-In-Situ Testing in Research Reactors

קמפיינים של Irradiation במתקנים כמו Advanced Test Reactor (ATR) ב- INL ו- Flux Isotope Reactor (HFIR) ב- ORNL נבדקים בחומרים של קידוד עצמי תחת שטף נויטרונים.תוצאות מוקדמות עבור SiC מסובבים להראות ריפוי תחת הקרנה, אבל נתונים לטווח ארוך הם החלים.

מודלים

מודלים בקנה מידה רב-ממדיים - מסימולציות אטום (DFT, MD) לניתוח האלמנט הסופי - הוא צופה קינטיקה ריפוי, אפקטים קרינה, ושיקום מכני. למידת מכונה היא התגלות מאיצה של כימאים אופטימליים.

כיוונים עתידיים ואימות Outlook

גישות היברידיות והיררכיה

שילוב מנגנונים ריפוי מרובים (למשל, פולימרים מורכבים עם microcapsules קרמיקה) עשוי להתגבר על מגבלות בודדות. מבנים היררכיים עם ריפוי יעיל ברמות נזק שונות נמצאים תחת מחקר. לדוגמה, קליטה מתכתית עם microcapsules עבור סדקים קטנים חוטים בצורת-memory עבור עיוותים גדולים.

שילוב עם תאומים ותנאי מעקב

חומרים של פיגור עצמי יכול להיות מותאמים עם רשתות חיישן כי לזהות נזק גורם ריפוי (למשל, חימום התנגדות עבור SMAs). תאומים דיגיטליים של רכיבים כור באמצעות חומרים שיההה עצמית יכול לחזות חיים שנותרו ולקבוע מחזורי ריפוי מונעים.

יישומים קרובים ל-Term לעומת התפלגות הליבה המלאה

בעשור הבא, ציפויים עצמיים לצנרת קירור וקווי המכילה עשויים להיות בר-קיימא.דלק קלפיד ופני ליבה דורשים הרבה יותר כישורים.ההתפכחות בכורי מבחן חומריים ולאחר מכן בטיפוסים מסחריים (למשל, כורים מודולריים קטנים, SMRs) הוא כנראה.

מסקנה

חומרי בטיחות עצמיים מחזיקים פוטנציאל טרנספורמציה לאנרגיה גרעינית, אך יכולת הכדאיות מוגבלת על ידי קרינה, טמפרטורה, תאימות, אתגרים הסמכה.התקדמות בכימאים עמידים בקרינה, ייצור מתקדם, ומודלינג הוא בהדרגה צמצום הפער. בעוד פריסה מיידית במערכות גרעין ראשוניות אינה צפויה, שילוב מצטבר לתוך מבנים משניים ומכיל רכיבים נראה אפשרי בתוך 15 השנים הבאות: