Zinātnieki pēta, kā radiācija bojā materiālus
Publicēts: 11.08.2013
Izstrādājot jaunas tehnoloģijas un dodoties tālāk Visumā, mēs arvien labāk izprotam, cik labi mums ir šeit uz Zemes, aiz spēcīgā magnētiskā lauka vairoga. Tur ārā ir daudz starojuma, kas arī tiek uzskatīts par vienu no lielākajiem šķēršļiem ilglaicīgajiem lidojumiem kosmosā. Arī vietējie radiācijas avoti, tādi kā atomelektrostacijas, ir kļuvuši par rūpju avotu. Lai varētu cīnīties ar starojumu un tā iedarbību, zinātnieki cenšas labāk saprast, kā starojums bojā materiālus. Ziemeļkarolīnas štata universitātes (NCSU) speciālisti ir vieni no zinātniekiem, kas veic šāda rakstura pētījumus.
Zinātnieku grupa izmantoja augstas izšķirtspējas transmisijas elektronmikroskopiju (HRTEM). Šī metode ļāva uzreiz novērot bojājumus atomu līmenī. Zinātnieki izmantoja magniju, jo, pirmkārt, magnija atomi veido blīvas sešstūrainas struktūras. Šāda pati struktūra novērota materiāliem, kuriem ir augstāka izturība pret radiācijas bojājumiem, piemēram, cirkonijam. Otra īpašība, kuras dēļ tika izvēlēts magnijs, ir salīdzinoši zemā izturība pret radiācijas izraisītajiem bojājumiem.
Saredzat pretrunas? Lai arī izskatās dīvaini, tomēr jāpiebilst, ka zinātnieku mērķis nebija radīt radiācijas aizsargmateriālu no magnija, bet gan noskaidrot, kā radiācijas iedarbības rezultātā materiālā veidojas caurumi. Šie caurumi sāk veidoties jau atomu līmenī, kad starojuma iedarbības rezultātā no materiāla tiek izsisti atomi. Materiāls kļūst vājāks, veidojas plaisas. Tas noteikti nav kaut kas, ko mēs vēlētos ieraudzīt starpplanētu telpā lidojošā kosmosa kuģī. Tā kā magnija struktūras ir salīdzinoši viegli sabojāt ar starojuma palīdzību, zinātnieki izmaiņas atomu līmenī varēja novērot jau brīdī, kad materiāls tika apstarots.
Zinātnieki atklāja, ka tukšumi sākotnēji veidojas kā iegarenas plākšņveida struktūras, kuras izplešas, skarot arvien vairāk un vairāk atomu, lai saglabātu kopējo virsmas spriegumu. Jo vairāk caurumu izveidojas, jo lielāka iespēja, ka tie savstarpēji pārklāsies un veidosies jau lielāki bojājumi, kuri ir saskatāmi jau ar neapbruņotu aci.
Labāk saprotot bojājumu veidošanās mehānismu, ir vieglāk izstrādāt materiālus, kuru izturība pret starojuma radītajiem bojājumiem, ir augstāka. Šīs spējas būs ļoti svarīgas kosmosa kuģiem, kas nogādās cilvēkus uz tālākiem Saules sistēmas apgabaliem, piemēram, Marsu. Arī uz Zemes šiem materiāliem atradīsies pielietojums minētajās atomelektrostacijās, lai vēl efektīvāk samazinātu iespējamo radiācijas noplūdi.
ExtremeTech
