Америкалық ғалымдар қатты уран мен сутектің өзара әрекеттесуі кезінде металды қиратып, ұнтаққа айналдыратын коррозия реакциясының алғашқы сәттерін тарихта тұңғыш рет тікелей визуалды түрде түсіріп алды, деп хабарлайды Ertenmedia.kz.
Сутек газы уран үшін өте қауіпті агрессивті фактор саналады. Ол қатты металдың ішіне еніп, құрылымын ішінен бүлдіреді де, оны аса реактивті ұнтаққа айналдырады. Бұл құбылыс асфальт жарығына су кіріп, қатқан кезде жолды қақ айыратынына қатты ұқсайды. Алайда осы уақытқа дейін зерттеушілер металдың ішіндегі қирау үдерісі нақты қай сәттен басталатынын микродеңгейде бақылай алмай келген еді.
Жетпіс бес жылға созылған жұмбақ
Атом саласының мамандары бұл реакцияның басталу механизмін анықтау үшін 75 жылдан астам уақыт бойы бас қатырды. Бұрынғы дәстүрлі сынақ әдістері үлгінің жалпы салмағын немесе қоршаған ортадағы газ қысымының өзгеруін өлшеумен ғана шектелетін. Бұл тәсіл металдың бастапқы микроскопиялық өзгерістерін дер кезінде тіркеуге қауқарсыз болды. Мамандар мұны тұтас бір зәулім үйді таразыға тартып, ондағы бір ғана жарылған кірпішті тапқысы келген әрекетке теңейді.
Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасының зерттеушілері бұл кедергіні жоғары ажыратымдылықтағы оптикалық профильдеу әдісінің көмегімен еңсерді. Олар ақ жарық интерферометриясын (WLI) пайдаланып, нәзік үлгіге қол тигізбей-ақ, металл бетінен шағылысқан жарық толқындары арқылы үш өлшемді топографиялық бейнежазба жасап шықты.
Сынақ барысында уран сутек ортасында алғашқы 62 минут бойы еш өзгеріссіз сақталған. Ал 78-минутта биіктігі 1,79 микрометрге, ені 17,58 микрометрге жеткен алғашқы жарылыс төмпешігі металл қабығын жарып шықты.
Гейзер тәрізді қирау циклі
Тәжірибе Фаренгейт бойынша 122 градус (шамамен 50°C) температурада және белгіленген төмен қысымда жүргізілді. Сутек металл ішіне сіңіп, еру шегінен асқан кезде уран гидриді пайда болады. Бұл қосылыс көлемін күрт ұлғайтып, металдың ішкі қабатында орасан зор қысым тудырады.
Адам шашының қалыңдығынан да кішкентай алғашқы төмпешік сыртқы қорғаныс қабатын жарып өткенде, жер астынан атылған гейзер сияқты уран гидридінің майда ұнтағы сыртқа шашыраған. Қорғаныс қабаты бұзылысымен сутек газы тың металға тікелей тиіп, коррозия қарқыны бірнеше есе үдеген. Нәтижесінде сынақ басталғаннан кейінгі төрт сағаттың ішінде металл бетінің 42,7 пайызы толықтай бүлінген.
Қорғаныс қабатының бұзылуы коррозияны күрт жылдамдатып, нәтижесінде небәрі төрт сағаттың ішінде уран бетінің 42,7%-ы қирап кетті.
Атом өнеркәсібі үшін жаңа мүмкіндік
Бұл жаңалықтың ядролық энергетика үшін практикалық маңызы өте зор. Атап айтқанда, таусылған уран пайдаланылған ядролық отынды радиоактивті сәулеленуден қорғауға арналған қаптама ретінде кеңінен қолданылады. Енді инженерлер коррозияның нақты уақыттық моделіне сүйене отырып, ядролық қалдықтарды қауіпсіз әрі сенімді сақтау жүйелерін жасай алады.
Сонымен қатар металл мен сутектің өзара әрекеттесу заңдылығын дәл түсіну болашақ термоядролық синтез реакторлары үшін де ауадай қажет. Ғалымдар бұл деректер плазмамен тікелей жанасатын төзімді бөлшектерді әзірлеуге және сутекті өткізгіштер мен басқа да металдардың тозуын азайтуға көмектеседі деп отыр.
📌 Ertenmedia-ның Telegram арнасына жазылыңыз: қысқа әрі нұсқа, ең өзекті ақпарат осында!
