توانایی ترمیم بتن در برابر تابش‌های هسته‌ای

تحقیق جدید پژوهشگران دانشگاه توکیو نشان می‌دهد که تابش‌های هسته‌ای می‌توانند ساختار بتن را تغییر دهند، اما بلورهای کوارتز به کار رفته در این ساختار توانایی ترمیم خود را دارند.

به گزارش تک‌ناک، یافته‌های این تحقیق برخی نگرانی‌ها را کاهش می‌دهد و این کشف می‌تواند به این معنا باشد که رآکتورهای هسته‌ای محصور شده در سازه‌های بتنی، ممکن است بتوانند مدت زمان طولانی‌تری از آنچه که پیش‌تر تصور می‌شد، فعالیت کنند.

با توجه به اینکه بسیاری از کارشناسان، انرژی هسته‌ای را تنها گزینه واقعی برای تأمین انرژی بدون استفاده از سوخت‌های فسیلی در بلندمدت می‌دانند، این یافته‌ها می‌تواند به تأیید ایمنی، قابلیت اطمینان و بهبود هزینه‌های این فناوری کمک شایانی کند.

در مورد ایمنی، نگرانی‌ها فقط محدود به خود رآکتورهای هسته‌ای نیست، بلکه شامل دیگر موادی است که در ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای به‌کار می‌روند. بتن یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین مصالح ساختمانی است که در ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تأثیر تابش‌های هسته‌ای بر بتن

تأثیرات تابش‌های هسته‌ای، به‌ویژه تابش نوترونی، بر بتن تا پیش از این به‌ طور کامل درک نشده بود.

پرفسور ایپه مارویاما از دپارتمان معماری دانشگاه توکیو توضیح داد: «بتن یک ماده مرکب می‌باشد که از ترکیبات مختلفی ساخته شده و این ترکیبات ممکن است بسته به شرایط جغرافیایی و نوع سنگ‌دانه‌ها متفاوت باشد. بسیاری از سنگ‌ها حاوی کوارتز هستند و به همین دلیل درک چگونگی تغییر کوارتز تحت تابش‌های مختلف به ما کمک می‌کند تا پیش‌بینی کنیم که بتن به‌ طور کلی چگونه رفتار خواهد کرد.»

وی تصریح کرد: «انجام تحقیق در مورد تخریب ناشی از تابش نوترونی هزینه‌بر است و این موضوع باعث می‌شود که تحقیقات گسترده در این زمینه دشوار باشد. تیم ما از سال ۲۰۰۸ به‌ طور پیوسته این موضوع را بررسی کرده است و با مشاوره از منابع مختلف و مصاحبه با متخصصان، تلاش کردیم راه‌حل‌هایی پیدا کنیم. این تحقیقات در نهایت باعث آزمایش‌های اخیر ما با استفاده از تصویربرداری اشعه ایکس برای بررسی بلورهای کوارتز تابش‌دیده شد.»

مارویاما و گروه او تأثیر تابش‌ها را از نظر دوز و نرخ تابش (فلوکس) بررسی کردند. آنها دریافتند که در دوز مشخصی از تابش، انبساط بلورهای کوارتز با افزایش نرخ تابش بیشتر می‌شود و بالعکس.

کاهش تخریب

مارویاما اعلام کرد: «کشف اثر نرخ تابش نشان می‌دهد که تابش نوترونی نه تنها ساختار بلورهای کوارتز را تغییر می‌دهد و باعث غیر بلوری شدن (آمورف) و انبساط آنها می‌شود، بلکه پدیده‌ای وجود دارد که در آن بلورهای آسیب‌دیده می‌توانند خود را ترمیم کنند و انبساط کاهش یابد. این یعنی نرخ پایین‌تر تابش، زمان بیشتری برای ترمیم به بلورها می‌دهد.»

وی بیان کرد: «همچنین متوجه شدیم که این اثر به اندازه بلورهای معدنی در بتن بستگی دارد. بلورهای بزرگ‌تر انبساط کمتری دارند، که نشان‌دهنده اثر اندازه است. با توجه به این یافته‌ها، تخریب بتن در اثر تابش نوترونی به احتمال زیاد کمتر از آن چیزی است که در گذشته تصور می‌شد.»

مارویاما توضیح داد: «یافته‌های ما به این معنی است که تخریب بتن بر اثر تابش‌های هسته‌ای ممکن است کمتر از آن چیزی باشد که پیش‌بینی می‌شد و این می‌تواند به نیروگاه‌های هسته‌ای این امکان را بدهد که برای مدت زمان بیشتری و به‌ طور ایمن‌تری فعالیت کنند.»

تیم تحقیقاتی امیدوار است که تأثیر تابش‌های هسته‌ای بر دیگر مواد، به‌ویژه مواد معدنی سنگ‌ها را مورد بررسی قرار دهند و این رفتار انبساط را به‌ طور دقیق‌تر درک کنند.

همچنین آنها به دنبال پیش‌بینی نحوه شکل‌گیری ترک‌ها در بتن بر اساس انبساط مواد معدنی هستند. این تحقیق می‌تواند به انتخاب مواد و طراحی بهینه بتن برای نیروگاه‌های هسته‌ای آینده کمک کند.

نوشته توانایی ترمیم بتن در برابر تابش‌های هسته‌ای اولین بار در تک ناک - اخبار تکنولوژی روز جهان و ایران. پدیدار شد.