愈射愈堅固！MIT發明不怕輻射的特殊合金

核反應爐需要有耐受輻射的金屬，MIT發現，鎳鉻合金的表現就相當不錯。(圖/SCMP)

說到輻射，許多人會感到害怕，因爲強烈輻對對生物組織和材料都具有破壞性，這也是公衆反對核能的一項理由。但是麻州理工學院(MIT)的工程師發明了一種鎳鉻合金，不會因爲輻射而劣化，還能幫助合金自我修復，從而延長其使用壽命。這對核能工程極爲重要，將是新一代核電廠的重要材料。

新阿特拉斯(New Atlas)報導，核能發電是當今最強力、最有效的無碳能源，但是核能也備受爭議，其中一個理由是核反應爐的壽命問題，輻射的長期轟擊，會使大多數材料劣化，包括金屬也是，從而導致最終故障，並可能造成災難性後果。

不過，人類使用核能發電的60年，還很少反應爐是因爲金屬劣化而停機的，因此，麻州理工學院與勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的研究人員，着手量測在不同輻射強度下，對金屬的危害程度。

MIT的實驗，主要也是在研究「熔融金屬式快滋生反應爐」的合適材料，這種反應爐的核燃料使用鈽或是釷，需要快中子進行反應，爲了使中子速度快，不能用減速過度的水當減速劑，而是改用鈉、鋰和鉀的熔融鹽作爲冷卻劑，然而這種「又熱、又鹹」的混合物，會對周圍的合金造成腐蝕與破壞，因此這種反應爐的運作，需要一種更耐輻射轟擊，同時抗腐的合金材質。

研究小組卻發現，鎳鉻合金被質子加速器的輻射轟炸時，腐蝕劣化的時間是沒有遇到輻射情況的的兩倍。也就是說，鎳鉻合金在高強度輻射反而更耐用。

該研究的首席研究員邁克·蕭特(Michael Short)說：「我們不敢相信這個結果，所以又在不同的條件下，重複了數十次的實驗，然而每次都得到相同的情況。」

這樣令人欣喜的結果必須有個答案，於是該團隊利用透射電子顯微鏡，來分析在高輻射與高熱(650攝氏度)的環境下，合金是怎麼保持強度的。

他們發現，關鍵原因在擔任減速的熔融液態金屬。原來輻射的轟擊，確實會把鎳鉻合金的原子給打出來，產生微小的缺陷，但是由於遊離的金屬原子，會融進液態金屬中，所以它們不會散逸，而是再找機會填補這些小缺陷處，使得鎳鉻合金保持強度。甚至在某種程度上，輻射有助於合金自我修復。

研究小組說，這一發現，將有助於爲新一代的核反應爐設計提供合適的材料，並能夠更準確地估算現有核反應爐材料的壽命。

快滋生反應爐被視爲核能工業必須要走的下一階段，因爲這種反應爐使用的原料更好找，產生的能量也比現有的反應爐更強大，保守估計，快滋生反應爐可以爲人類供應1千年的核能而無虞。