Nuclear Power Plant Construction 777x518 1 2
Thông tin công nghệ

Điều tra tài liệu cho năng lượng hạt nhân an toàn, bảo mật

Nuclear Power Plant Construction

Mối quan tâm từ lâu về ảnh hưởng của bức xạ đối với kim loại đã thu hút Michael Short vào các lĩnh vực mới như an ninh hạt nhân và các lò phản ứng siêu nhỏ.

Michael Short đến với MIT vào mùa thu năm 2001 khi là một thanh niên 18 tuổi năm thứ nhất lớn lên ở Bờ Bắc của Boston. Anh ấy ngay lập tức cảm thấy như ở nhà, đến nỗi anh ấy chưa bao giờ thực sự rời đi. Không phải là Short không có hứng thú khám phá thế giới bên ngoài giới hạn của Viện, vì anh ấy là một người năng động và thích mạo hiểm. Chỉ là hầu hết mọi thứ mà anh ấy hy vọng đạt được trong sự nghiệp khoa học của mình, theo ý kiến của anh ấy, có thể được theo đuổi tốt nhất tại trường đại học này.

Năm ngoái – sau khi nhận được bốn bằng MIT và gia nhập giảng viên của Khoa Kỹ thuật và Khoa học Hạt nhân (NSE) vào năm 2013 – ông đã được thăng cấp lên chức phó giáo sư có nhiệm kỳ.

Sự nhiệt tình của Short đối với MIT bắt đầu sớm ở trường trung học khi anh tham gia các chương trình cuối tuần chủ yếu do sinh viên chưa tốt nghiệp giảng dạy. “Đó là một chương trình chứa đầy những người như tôi,” anh nhớ lại. “Trường trung học của tôi rất tốt, nhưng điều này ở một cấp độ khác – ở cấp độ mà tôi đang tìm kiếm và hy vọng đạt được. Tôi cảm thấy như ở nhà ở đây hơn là ở quê hương của tôi, và các ngày thứ Bảy tại MIT là điểm nổi bật trong tuần của tôi. ” Anh ấy yêu thích kinh nghiệm bốn năm của mình với tư cách là một sinh viên đại học MIT, bao gồm cả nghiên cứu mà anh ấy thực hiện trong Phòng thí nghiệm ăn mòn Uhlig, và anh ấy chưa sẵn sàng để nó kết thúc.

Mối quan tâm từ lâu về ảnh hưởng của bức xạ đối với kim loại đã thu hút Michael Short vào các lĩnh vực mới như an ninh hạt nhân và các lò phản ứng siêu nhỏ. Tín dụng: Ảnh của Gretchen Ertl

Sau khi tốt nghiệp năm 2005 với hai bằng cử nhân (một bằng ở NSE và một bằng kỹ thuật và khoa học vật liệu), anh đã đảm nhận một số công việc lập trình máy tính và làm việc nửa thời gian trong phòng thí nghiệm Uhlig dưới sự giám sát của Ronald Ballinger, một giáo sư ở cả NSE và Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu. Short nhanh chóng nhận ra rằng lập trình máy tính không dành cho mình, và anh bắt đầu nghiên cứu sau đại học với Ballinger làm cố vấn của mình, lấy bằng thạc sĩ và tiến sĩ về khoa học và kỹ thuật hạt nhân vào năm 2010.

Ngay cả khi còn là một sinh viên đại học, Short vẫn tin rằng năng lượng hạt nhân là thiết yếu đối với tương lai năng lượng của quốc gia chúng ta (và của thế giới), đặc biệt là trong bối cảnh nhu cầu cấp thiết hướng tới các nguồn điện không có carbon. Trong năm đầu tiên của mình, Ballinger nói với ông rằng thách thức chính đối với năng lượng hạt nhân là tìm kiếm vật liệu, và đặc biệt là kim loại, có thể tồn tại đủ lâu khi đối mặt với bức xạ và tác động phá hủy hóa học của sự ăn mòn.

Những lời nói đó, được tuyên bố một cách thuyết phục, đã đưa anh ta đến với chuyên ngành kép của mình. Short nói: “Vật liệu và bức xạ đã trở thành cốt lõi trong nghiên cứu của tôi kể từ đó. “Đáng chú ý, những thứ tôi bắt đầu học trong năm đầu tiên đại học là những gì tôi làm ngày hôm nay, mặc dù tôi đã mở rộng công việc này theo nhiều hướng.”

Ăn mòn đã được chứng minh là một chủ đề phong phú đến không ngờ. Ông nói: “Quan điểm truyền thống là cho kim loại tiếp xúc với nhiều thứ khác nhau và xem điều gì sẽ xảy ra – ‘nấu và nhìn’. “Nhiều người xem nó theo cách đó, nhưng nó thực sự phức tạp hơn nhiều. Trên thực tế, một số thành viên trong khoa của chúng tôi không muốn đụng đến sự ăn mòn vì nó quá phức tạp, quá bẩn. Nhưng đó là điều tôi thích ở nó ”.

Trong một bài báo năm 2020 được xuất bản trên tạp chí Nature Communications , Short, học sinh của ông, Weiyue Zhou, và các đồng nghiệp khác đã có một khám phá đáng ngạc nhiên. “Hầu hết mọi người nghĩ rằng bức xạ là xấu và làm cho mọi thứ trở nên tồi tệ hơn, nhưng không phải lúc nào cũng vậy,” Short nói. Nhóm của ông đã tìm thấy một tập hợp cụ thể các điều kiện theo đó một kim loại (một hợp kim niken-crom) thực hiện tốt hơn khi nó được chiếu xạ khi trải qua sự ăn mòn trong một hỗn hợp muối nóng chảy. Ông cho biết thêm, phát hiện của họ là có liên quan, vì đây là những điều kiện mà mọi người hy vọng có thể vận hành thế hệ tiếp theo của lò phản ứng hạt nhân. ” Các ứng cử viên hàng đầu cho các lựa chọn thay thế cho các lò phản ứng làm mát bằng nước ngày nay là các lò phản ứng làm mát bằng muối nóng chảy và kim loại lỏng (cụ thể là chì lỏng và natri). Để đạt được mục tiêu này, Short và các đồng nghiệp của ông hiện đang thực hiện các thí nghiệm tương tự liên quan đến việc chiếu xạ các hợp kim kim loại ngâm trong chì lỏng.

Trong khi đó, Short đã theo đuổi một dự án kéo dài nhiều năm khác, cố gắng đưa ra một tiêu chuẩn mới để phục vụ như là “một đơn vị có thể đo lường được về thiệt hại bức xạ”. Trên thực tế, đây là những lời anh ấy viết trên báo cáo nghiên cứu của mình khi ứng tuyển vào vị trí giảng viên đầu tiên của mình tại MIT, mặc dù anh ấy thừa nhận rằng sau đó anh ấy không biết làm thế nào để thực hiện mục tiêu đó. Nhưng nỗ lực cuối cùng cũng được đền đáp, khi Short và các cộng tác viên của anh ấy chuẩn bị gửi bài báo lớn đầu tiên về chủ đề này. Ông ấy phát hiện ra rằng bạn không thể giảm thiệt hại bức xạ xuống một con số duy nhất, đó là điều mà mọi người đã cố gắng làm trong quá khứ, bởi vì điều đó quá đơn giản. Thay vào đó, tiêu chuẩn mới của họ liên quan đến mật độ khuyết tật – số lượng khuyết tật do bức xạ gây ra (hoặc những thay đổi không chủ ý đối với cấu trúc mạng) trên một đơn vị thể tích của một vật liệu nhất định.

“Cách tiếp cận của chúng tôi dựa trên một lý thuyết mà mọi người đều đồng ý – rằng những khiếm khuyết có năng lượng,” Short giải thích. Tuy nhiên, nhiều người nói với anh ấy và nhóm của anh ấy rằng lượng năng lượng tích trữ bên trong những khiếm khuyết đó sẽ quá nhỏ để đo lường. Nhưng điều đó chỉ thôi thúc họ cố gắng nhiều hơn, thực hiện các phép đo ở mức microjoule, ở chính giới hạn phát hiện.

Short tin rằng tiêu chuẩn mới của họ sẽ trở nên “hữu ích trên toàn cầu, nhưng sẽ mất nhiều năm thử nghiệm trên rất nhiều tài liệu, sau đó là nhiều năm thuyết phục mọi người bằng phương pháp cổ điển: Lặp lại, lặp lại, lặp lại, đảm bảo rằng mỗi lần bạn nhận được cùng một kết quả. Đó là mặt không khoa học của khoa học, nhưng đó là mặt thực sự quan trọng. “

Phương pháp tiếp cận đã dẫn Short, phối hợp với chuyên gia về phổ biến vũ khí của NSE, Scott Kemp, vào lĩnh vực an ninh hạt nhân. Được trang bị những hiểu biết mới về các chữ ký do tác hại của bức xạ để lại, các sinh viên do Kemp và Short đồng giám sát đã nghĩ ra các phương pháp xác định lượng vật liệu có thể phân hạch đã đi qua một cơ sở làm giàu uranium, chẳng hạn như bằng cách xem xét kỹ lưỡng các vật liệu tiếp xúc với các chất phóng xạ này . “Tôi chưa bao giờ nghĩ rằng công việc sơ bộ của tôi về các thí nghiệm ăn mòn khi còn là một sinh viên đại học sẽ dẫn đến điều này,” Short nói.

Ông cũng chú ý đến “lò phản ứng siêu nhỏ” – những lò phản ứng hạt nhân với công suất chỉ nhỏ bằng một megawatt, so với những con số khổng lồ 1.000 megawatt ngày nay. Ông nhấn mạnh, sự linh hoạt về quy mô của các nhà máy điện trong tương lai là điều cần thiết đối với khả năng kinh tế của điện hạt nhân, “bởi vì bây giờ không ai muốn trả 10 tỷ đô la cho một lò phản ứng, và tôi không đổ lỗi cho họ”.

Nhưng các vi phản ứng được đề xuất, ông nói, “đặt ra những thách thức vật chất mới mà tôi muốn giải quyết. Nó bắt nguồn từ việc nhồi nhét nhiều vật liệu hơn vào một khối lượng nhỏ hơn, và chúng tôi không có nhiều kiến thức về cách vật liệu hoạt động ở mật độ cao như vậy ”. Short hiện đang thực hiện các thí nghiệm với Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho, chiếu xạ các vật liệu có thể có của lò phản ứng siêu nhỏ để xem chúng thay đổi như thế nào bằng cách sử dụng kỹ thuật laser, quang phổ cách tử thoáng qua (TGS), mà nhóm MIT của anh ấy đã có một công lớn trong việc phát triển.

Đó là 20 năm phấn khởi tại MIT for Short, và anh ấy còn có những mục tiêu đầy tham vọng hơn trong 20 năm tới. Ông nói: “Tôi muốn trở thành một trong những người nghĩ ra cách xác minh thỏa thuận hạt nhân Iran và từ đó giúp kiềm chế phổ biến vũ khí hạt nhân trên toàn thế giới. “Tôi muốn chọn vật liệu cho các lò phản ứng tổng hợp hạt nhân phát điện đầu tiên của chúng tôi. Và tôi muốn ảnh hưởng có lẽ từ 50 đến 100 sinh viên cũ, những người đã chọn ở lại khoa học vì họ thực sự thích nó.

“Tôi thấy công việc của mình là tạo ra các nhà khoa học, không phải khoa học,” anh nói, “mặc dù khoa học tất nhiên là một sản phẩm phụ tiện lợi”.

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.