Jednym ze stosowanych dzisiaj paliw jądrowych jest dwutlenek uranu (UO2), który przybiera postać słabo radioaktywnego, krystalicznego proszku. Przemysł doskonale zna ten związek już od dziesięcioleci i wkrótce może okazać się, że jest on niewystarczający, aby sprostować wyzwaniom przyszłości. Dlatego wiele zespołów naukowców przygląda się różnym cechom tego paliwa, aby w jakikolwiek sposób poprawić jego wydajność i wytrzymałość.
Czytaj też: Polacy nie gęsi, swoje ogniwa paliwowe też mają. Nad Wisłą będą produkować nowe źródło energii
Taka idea również przyświecała badaczom z walijskiego Uniwersytetu Bangor, którzy na łamach Journal od Nuclear Materials opublikowali wyniki swoich prac nad domieszkowaniem paliwa jądrowego chromem. Uważa się, że Cr usprawnia proces spiekania granulek dwutlenku uranu i czyni je większymi oraz bardziej wytrzymałymi. Nie wiadomo było, co dokładnie to powoduje, zatem uczeni sięgnęli po niezwykle szczegółowe metody badawcze.
Paliwo jądrowe obserwowane w skali atomowej. Dzięki temu wiemy, co warto do niego dodać
Wykorzystano w tym celu transmisyjny mikroskop elektronowy o wysokiej rozdzielczości, aby przyjrzeć się granicy ziaren dwutlenku uranu w skali atomowej i porównać dwa rodzaje paliwa ze sobą – z domieszką chromu i bez. Chemiczna analiza składu granicy ziaren była wykonana za pomocą spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii – czytamy w komunikacie prasowym Krajowego Laboratorium Nuklearnego Wielkiej Brytanii.
Czytaj też: Ręce same zbierają się do oklasków. Oto najlepsze paliwo wodorowe, na które czekał cały świat
Dodajmy, że wyżej wymienione metody w przeciwieństwie do klasycznej mikroskopii wykorzystujące światło widzialne używają wiązki elektronów. Ich interakcja z danym materiałem umożliwia wygenerowanie obrazu o rozdzielczości atomowej. Gołym okiem dostrzeglibyśmy tylko ciemne granulki dwutlenku uranu, a tak naukowcy obserwowali uporządkowanie atomów w ziarnach.
Naukowcy odkryli, że dodanie chromu do dwutlenku uranu przyczynia się do powstania nieuporządkowanej fazy na granicach ziaren. To w niej dokładnie gromadzi się domieszkowany pierwiastek. Jaki to ma wpływ na właściwości UO2? Tak naprawdę jeszcze nie wiadomo. Nigdy wcześniej nie zaobserwowano dodatkowych faz w tego typu paliwie jądrowym.
Czytaj też: Paliwo przyszłości powstanie w Europie. Badanie pokazuje, dlaczego warto w nie inwestować
Proces wytwarzania (przede wszystkim spiekania) dwutlenku uranu w granulki jest bardzo istotny dla jego dalszej efektywności. Zależy on również od mechanizmów zachodzących na granicach ziaren. Jeśli potwierdzi się, że chrom przyczynia się do polepszenia właściwości paliwa jądrowego, to w przyszłości może on się stać kluczowym składnikiem do jego budowy.
