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

      Alko harppaa ajassa taaksepäin Töölössä – pullot pyydettävä syksystä lähtien myyjien selän takaa palvelutiskiltä

    2. 2

      Tässäkö on Suomen vanhin käytössä oleva kännykkä? Mikkoset soittelevat 15 vuotta vanhalla oranssilla Nokialla – ja sen akku kestää viikon

    3. 3

      Tutkija: Republikaanien epäonnistuminen Obamacaren romuttamisessa vaikeuttaa muitakin uudistuksia – ”Tyssääminen on merkki syvistä vaikeuksista”

    4. 4

      Amatöörin voittama Jussi-palkinto on märkä rätti ammatti­näyttelijöiden kasvoille – Yleisön suosikit on Jusseissa unohdettu

    5. 5

      USA:n oikeiston bluffi paljastui

    6. 6

      Suomi on jo riittävän tasa-arvoinen, sanoo BMW:n ex-johtaja Mia Miettinen – ”Minulle ei ole koskaan ollut ongelma tehdä uraa ja samalla silittää mieheni paidat”

    7. 7

      Lupsakka puolalaiskuvaaja tallensi kuviinsa koko savolaisen ihmiskirjon sylivauvasta keppikerjäläiseen – katso upeat kuvat yli sadan vuoden takaa

    8. 8

      Tove Janssonin perilliset lähettivät korvaus­vaatimuksen Image-lehdelle Tom of Finland -henkisten muumien käyttämisestä – päätoimittaja toivoo sopua

    9. 9

      Kerrostalo ahdistaa omakoti­asukkaita Vantaalla – ”Jos kyseessä olisi perheasuntoja, asukkaat eivät varmaankaan vastustaisi niin paljon”

    10. 10

      HS Alman loppuunmyydyllä keikalla Lontoossa – ”Ilman BBC:tä olisin jossain Suomessa pelailemassa siskoni kanssa”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Muumit poseeraavat Image-lehden kannessa Tom of Finland -tyyliin nahkahousuissa – Tove Janssonin perilliset selvittävät jatkotoimia

    2. 2

      Amatöörin voittama Jussi-palkinto on märkä rätti ammatti­näyttelijöiden kasvoille – Yleisön suosikit on Jusseissa unohdettu

    3. 3

      HS Alman loppuunmyydyllä keikalla Lontoossa – ”Ilman BBC:tä olisin jossain Suomessa pelailemassa siskoni kanssa”

    4. 4

      Hampurilaistesti: Maistoimme juustohampurilaisia kuudesta helsinkiläisravintolasta – selkeä voittaja ja häviäjä löytyivät

    5. 5

      USA:n oikeiston bluffi paljastui

    6. 6

      Suomi on jo riittävän tasa-arvoinen, sanoo BMW:n ex-johtaja Mia Miettinen – ”Minulle ei ole koskaan ollut ongelma tehdä uraa ja samalla silittää mieheni paidat”

    7. 7

      Yli sata laskua ilman kauppakuitteja – Helsingissä vanhuksia ilman ruokaa jättänyt Servea lähetti edunvalvojalle epäselviä laskuja

    8. 8

      Vantaan Koivuhaassa on Jehovan todistajien päämaja, jossa valikoitu joukko odottaa pääsyä paratiisiin – lapset on kielletty ja raamatuntulkinta ainoaa oikeaa

    9. 9

      USA:n terveydenhoitolain uudistus epäonnistui – lupauksen pettäminen nöyryytys Trumpille ja republikaaneille

    10. 10

      Ilmavoimat on perustanut kaikessa hiljaisuudessa Raven-joukot – ”korpit” suojelevat vip-matkustajia mahdollisesti vaarallisilla paikoilla

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tuhansia suomalaisia ryöstettiin orjiksi, mutta sitä hädin tuskin muistetaan – moni kansa ei unohtaisi moista vääryyttä ikinä

    2. 2

      Vanha hinnasto saattaa olla arvokkaampi kuin romaani eivätkä Myrna-kupit kiinnosta ketään – asiantuntijat kertovat, mitkä käytetyt tavarat nyt käyvät kaupaksi

    3. 3

      Jopa puolet liikunnan harrastajista treenaa liian lujaa, sanoo asiantuntija – Iltakävely voi usein olla hikilenkkiä parempi

    4. 4

      Lenkille lähtenyt helsinkiläisnainen huomasi itkevän autoilijan tien poskessa – kuljetti satamaan ja juoksi takaisin

    5. 5

      En halua olla sukupuoli­neutraali, haluan olla nainen – kotona pesen mielelläni mieheni pyykit

    6. 6

      Hampurilaistesti: Maistoimme juustohampurilaisia kuudesta helsinkiläisravintolasta – selkeä voittaja ja häviäjä löytyivät

    7. 7

      Toni Kitin kova flunssa olikin aids – Nyt hän toivoo, että muut eivät uskoisi netin valesivuja

    8. 8

      Ottelun parhaaksi pelaajaksi valitun hyökkääjän tunteellinen emämoka: kiitti haastattelussa vaimoaan – ja tyttöystäväänsä

    9. 9

      Finnair perui koko kesän Miamin-lennot – mitä lentoyhtiössä oikein tapahtuu?

    10. 10

      Vanhuksia on jäänyt ilman ruokaa Helsingissä, eikä edes kaupunki tavoita uutta lähettiyritystä – lopulta kotihoito tilasi ruokaa Helvi Ukkola-Saariselle, 91

    11. Näytä lisää