Valikko
Tiede

Tutkijat kehittivät säteilyn kestäviä materiaaleja

Materiaaleista voitaisiin rakentaa tulevaisuuden fuusio- ja fissiovoimalat sekä avaruuslaitteet, jotka joutuvat kovaan säteilypommitukseen.

Uudella tavalla sekoitetut metallit kestävät säteilyä jopa kolme kertaa enemmän kuin nykyisin käytössä olevat metallit, osoittavat suomalaiset ja yhdysvaltalaiset tutkijat.

Uudenlaisista materiaaleista voitaisiin rakentaa tulevaisuuden fuusio- ja fissiovoimalat sekä avaruuslaitteet, jotka joutuvat kovaan säteilypommitukseen.

Eräät teräkset ja muut metallit, kuten nikkeli ja wolframi, kestävät melko suuria säteilyannoksia. Kaikki ne kuitenkin haurastuvat ennemmin tai myöhemmin, kertoo fysiikan professori Kai Nordlund Helsingin yliopistosta.

Säteily luo Nordlundin mukaan muutaman sadan tai tuhannen atomin suuruisia kidevirheitä materiaalin sisällä. Näitä kutustaan dislokaatioiksi. Kun niiden määrä kasvaa, materiaali haurastuu.

”Jos materiaalia säteilytetään liian kauan, se voi mennä rikki pienestä iskusta”, kertoo Nordlund, joka on yksi tutkimuksen tekijöistä.

Uusien metalliseosten salaisuus on ainesten täydellinen sekoittuminen.

Tavallisessa metalliseoksessa eli lejeeringissä on yleensä yksi pääalkuaine, joka muodostaa hyvin järjestyneen kiderakenteen. Muut alkuaineet ovat sekoittuneet siihen pieninä pitoisuuksina tai niin, että yhdessä osassa on vaikkapa erikseen rautaa ja toisessa kohtaa nikkeliä.

Uusissa metalliseoksissa alkuaineet ovat tasaisesti sekaisin ja eri alkuaineita on suurin piirtein sama määrä. Atomit ovat kidepaikoilla täysin epäjärjestyneenä. Tutkijat olettivat, että jos metalli on jo valmiiksi vahvasti epäjärjestynyt, epäjärjestyksen määrä ei ehkä enää kasva ja metalli kestääkin säteilyä eikä haurastu. Näin todella kävikin.

He tutkivat säteilyn vaikutusta tavalliseen nikkeliin sekä vahvasti epäjärjestyneisiin nikkeli-rauta- ja nikkeli-koboltti-kromi-metallilejeerinkeihin. Tulokset osoittivat, että lejeeringit kestävät säteilyä 2–3 kertaa paremmin kuin nikkeli ja että säteily ei riko metallin hyvää kiderakennetta.

”Kokeet tehtiin muutamassa päivässä. Jos tämä toimii pidemmällä ajalla, lejeeringit voisivat kestää parhaimmillaan kolme kertaa kauemmin kuin tavalliset metallit”, Nordlund sanoo.

Matkaa sovelluksiin vielä on. Ensinnäkin kokeet tehtiin millimetrien mittaisilla palasilla, ja materiaalit pitäisi voida valmistaa teollisessa mittakaavassa. Sille ei kuitenkaan ole periaatteellista estettä.

Vielä tärkeämpää on, että materiaalit selviävät jatkotesteissä.

”Ensimmäisessä vaiheessa voisi pistää testipaloja ydinreaktoreihin. Vasta kun on tutkittu muutama vuosi testipaloissa ja jos kaikki toimii hyvin, niitä voisi ruveta valmistamaan teollisessa mittakaavassa.”

Nordlund ryhmineen teki tutkimuksessa tietokonesimulaatiot metalliseosten käyttäytymisestä. Kollegat Yhdysvaltojen kansallisessa Oak Ridge -laboratoriossa ja Michiganin yliopistossa tekivät itse kokeet metallinpalasilla.

Tutkimuksen julkaisi Physical Review Letters.

    Seuraa uutisia tästä aiheesta

  • Ydinvoima
  • Tekniikka
  • Tiede
  • Fysiikka

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Lilli Pukka, 28, on ollut ilman parisuhdetta 10 vuotta ja järjestää ”mää-juhlat” juhlistaakseen sitä – tyytyväiset sinkut voidaan kuitenkin kokea itsekkäinä tai jopa uhkana, sanoo asiantuntija

    2. 2

      Kartta näyttää, mille alueille maahanmuutto keskittyy Suomessa – professorin mielestä hajasijoittaminen on ”periaatteessa kiva”, mutta ongelmallinen ajatus

    3. 3

      Löyhkäävä ”koiranlihakuja” on maanpäällinen helvetti, jossa päättömät koirat odottavat vierailijoita – osa korealaisista ajattelee yhä lihan maistuvan parhaalta, kun eläintä on piesty ennen teurastusta

    4. 4

      Mistä Helsingistä saa hyvännäköistä miestenmuotia? Tässä 16 erilaista kivaa kauppaa

    5. 5

      Pullollinen olutta maksaa 30 senttiä, jos sen panee kotona – kaksiossaan ipaa tehtaileva Otto Hannikainen on osa kotiolutbuumia

    6. 6

      Voimakas maanjäristys Egeanmerellä – ainakin kaksi kuoli Kosin lomasaarella Kreikassa, uutistoimiston mukaan uhrit ovat ruotsalainen ja turkkilainen

    7. 7

      Torille! Monty Python -mies Michael Palin onnittelee 100-vuotiasta Suomea mahtavalla videoviestillä ja laulaa legendaarisen Finland, Finland, Finland -laulun

    8. 8

      Äänestäjät saivat tahtonsa läpi: Tukholman ja Göteborgin väliä kulkeva juna nimettiin Trainy McTrainfaceksi

    9. 9

      BBC: Tukihuijari väitti, ettei pysty kävelemään yli 50 metriä – kiipesi Kilimanjarolle ja voitti triathlonin

    10. 10

      Joka kolmas muistisairaus voitaisiin ehkäistä korjaamalla elintapoja – tutkijat tunnistivat yhdeksän vaaran paikkaa, jotka altistavat dementioille eri elämänvaiheissa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Joka kolmas muistisairaus voitaisiin ehkäistä korjaamalla elintapoja – tutkijat tunnistivat yhdeksän vaaran paikkaa, jotka altistavat dementioille eri elämänvaiheissa

    2. 2

      Lifestyle­bloggaajan elämä on liian ihanaa ollakseen totta – Onko jatkuva ”täydellisen minän” esittely narsistista, nykyaikaa vai osa ihmisyyttä?

    3. 3

      Ole oma kesäheilasi: Näin masturboit, jos sinulla on penis

    4. 4

      Suomalaiset saivat häpeällisen huonon tuloksen, kun eurooppalaisten hiilijalanjäljet pantiin kartalle – Miksi hiilijalanjälki paisuu Suomessa?

    5. 5

      Lilli Pukka, 28, on ollut ilman parisuhdetta 10 vuotta ja järjestää ”mää-juhlat” juhlistaakseen sitä – tyytyväiset sinkut voidaan kuitenkin kokea itsekkäinä tai jopa uhkana, sanoo asiantuntija

    6. 6

      16-vuotias Linda kiinnostui Isisistä ja karkasi kotoaan Saksasta, nyt hänet on ehkä löydetty Mosulin tunneleista – mallioppilaasta tuli radikaali muutamassa kuukaudessa

    7. 7

      Näin stand up -koomikon brändiä suojellaan: Pikkufestivaalin ei annettu käyttää Sami Hedbergin nimeä vitsikilpailun nimessä

    8. 8

      Kela olettaa kämppikseni maksavan asumismenoni

    9. 9

      Despacito on maailman kaikkien aikojen striimatuin kappale – Näistä syistä espanjankielisestä biisistä tuli niin valtaisa megahitti, myös Suomessa

    10. 10

      Löyhkäävä ”koiranlihakuja” on maanpäällinen helvetti, jossa päättömät koirat odottavat vierailijoita – osa korealaisista ajattelee yhä lihan maistuvan parhaalta, kun eläintä on piesty ennen teurastusta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Elävien kuolleiden kaupungilta näyttävän Daytonin ruumishuoneelta on tila loppu – Yhdysvaltoja riivaa historian pahin huume-epidemia, ja yliannostuksia ottavat niin eläkeläiset kuin lapsetkin

    2. 2

      Ole oma kesäheilasi: Näin masturboit, jos sinulla on penis

    3. 3

      Asuntopula ajaa nuoria aikuisia Inarin metsiin – Kaisa Tikka peseytyy purossa ja käyttää jääkaappinaan kivenkoloa

    4. 4

      Joka kolmas muistisairaus voitaisiin ehkäistä korjaamalla elintapoja – tutkijat tunnistivat yhdeksän vaaran paikkaa, jotka altistavat dementioille eri elämänvaiheissa

    5. 5

      11-vuotiaan Taijatuuli Louhivuoren isä joutui taposta vankilaan, ja vapauduttuaan isä tappoi uudestaan – ”Tuo mies on hulluin murhaaja, josta olen kuullut, ja mä rakastan sitä”

    6. 6

      Australialaisnainen soitti hätänumeroon Yhdysvalloissa, paikalle tullut poliisi ampui hänet – omaiset vaativat vastauksia surmasta

    7. 7

      Maistamaan pakottaminen vain pahentaa lapsen nirsoilua, ja sipulin piilottaminen ruokaan on epäreilua – lastenpsykiatri neuvoo, miten valikoivan lapsen voi saada syömään

    8. 8

      Ruokolahden leijona oli isojen poikien pila – viranomaiset ovat tienneet totuuden 25 vuotta

    9. 9

      Lipunmyynti lähijunissa loppui aikoja sitten, mutta 22 asemaa on edelleen ilman automaattia – Mitä tekee konduktööri, joka ei saa enää myydä lippuja?

    10. 10

      Game of Thrones alkaa – Tällä jutulla pääset kartalle, mistä sarja ja päähenkilöt uudella kaudella jatkavat

    11. Näytä lisää