一項國際合作研究提出一種新型復合核燃料設計,通過在鈾鉬金屬基體中嵌入氮化鈾納米顆粒,來提升核燃料在極端輻射環境下的性能與穩定性。該研究發表于《先進材料界面》期刊,旨在為下一代核反應堆開發更安全、耐久的燃料方案。

目前金屬核燃料在輻照下會膨脹并與包裹它的包殼材料接觸,裂變副產物與包殼的長期作用可能導致其劣化,影響反應堆壽命與安全。密西西比大學機械工程系副教授Samrat Choudhury指出:“目前核燃料,特別是金屬燃料,存在的主要問題之一是,在輻照過程中,燃料材料會膨脹并與周圍的包殼材料接觸!毖芯繄F隊的思路是,利用氮化鈾納米顆粒與金屬燃料基體之間的界面,在裂變產物到達包殼前就將其捕獲。
這項設計有助于提升核能效率并減少廢物。Choudhury解釋道:“如果我們能更長時間地利用這種燃料,就有可能減少我們產生的廢物量。核能面臨的主要障礙之一就是它會產生大量的核廢料!蓖ㄟ^延長燃料在堆內的有效運行時間,可以減緩乏燃料的積累速度。愛達荷大學核工程系主任Indrajit Charit補充道,該研究也有助于提高燃料的燃耗和效率。
盡管該復合核燃料設計在原理上展現出潛力,但要走向實際應用仍需進一步驗證。研究人員表示,下一步需要籌集資金以完善技術,并在真實條件下測試其安全性,之后才可能尋求與工業界的合作。這項工作是開發高性能核燃料材料的重要一步。
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