Międzynarodowy zespół naukowców opracował nowy materiał o wybitnej odporności na promieniowanie, który może zrewolucjonizować podejście do projektowania elementów konstrukcyjnych np. w reaktorach syntezy termojądrowej. W badaniach uczestniczyła grupa dra inż. Jana Wróbla z Politechniki Warszawskiej, laureata programów START i HOMING Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Wyniki badań opublikowało czasopismo Science Advances.

Jednym z głównych problemów technologicznych związanych z energetyką jądrową jest niszczenie materiałów konstrukcyjnych pod wpływem napromieniowania. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie tzw. stopów o wysokiej entropii – nowej klasy materiałów składających się, w odróżnieniu od tradycyjnych materiałów, z czterech lub więcej składników o podobnym stężeniu. Stopy te cechują się wysoką entropią konfiguracyjną, czyli dużym stopniem nieuporządkowania atomów, wyjątkową mikrostrukturą i unikalnymi właściwościami. Jak wynika z najnowszych badań opublikowanych w czasopiśmie Science Advances, stop o wysokiej entropii W-Ta-Cr-V jest niezwykle odporny na promieniowanie i zachowuje znakomite właściwości mechaniczne. Z tego względu materiał ten jest atrakcyjnym kandydatem do zastosowań w elementach konstrukcyjnych przyszłych reaktorów jądrowych lub syntezy termojądrowej.

Artykuł_eksperyment_i_teoria_v2

(a) Zmiana stężeń poszczególnych pierwiastków pomiędzy osnową i wydzielonymi fazami o zwiększonej zawartości Cr i V uzyskana przy użyciu Tomografii Sondy Atomowej (ang. Atom Probe Tomography) dla napromieniowanej próbki stopu W38Ta35Cr16V11. (b) Reprezentatywna struktura z wydzieloną fazą o zwiększonej zawartości atomów V i Cr oraz (c) zmiana stężeń poszczególnych pierwiastków wzdłuż kierunku krystalograficznego [100] uzyskana przy użyciu symulacji Monte Carlo.

Publikacja jest efektem międzynarodowej współpracy naukowców z Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej z naukowcami z Los Alamos National Laboratory, Argonne National Laboratory i Pacific Northwest National Laboratory w USA oraz z Culham Centre for Fusion Energy w Anglii. Grupa dr. inż. Jana Wróbla, w ramach realizacji grantu w programie HOMING FNP, odpowiedzialna była za stworzenie modelu teoretycznego, który wyjaśnił przyczynę wydzielania w stopie faz o zwiększonej zawartości atomów V i Cr.

„Ze względu na olbrzymią liczbę możliwych kombinacji, zarówno doboru pierwiastków jak i ich stężeń, eksperymentalne przebadanie wszystkich kombinacji stopów nie jest możliwe. Dlatego materiały te są ciągle mało poznane. Głównym celem naszych badań jest zrozumienie, w jaki sposób uporządkowanie atomowe oraz podstawowe właściwości stopów zależą od stężeń poszczególnych pierwiastków oraz od temperatury. Stworzony przez mój zespół model, polegający na połączeniu metod obliczeniowych opartych na mechanice kwantowej z metodami statystycznymi, wykazał, że w stopie W-Ta-Cr-V występuje silna tendencja do przyciągania pomiędzy atomami V i Cr, które jest przyczyną wydzielania faz V-Cr obserwowanych eksperymentalnie przez naszych współpracowników z USA. Co więcej, symulacje komputerowe przeprowadzane systematycznie w szerokim zakresie stężeń i temperatur mogą się przyczynić do znalezienia optymalnego składu stopu, który potencjalnie może mieć jeszcze lepsze właściwości niż ten opisany w naszej publikacji.” ‒ mówi dr inż. Jan Wróbel.

Dr inż. Jan Wróbel jest absolwentem Politechniki Warszawskiej, gdzie uzyskał także stopień doktora. Następnie pracował w Culham Centre for Fusion Energy (CCFE) w Wielkiej Brytanii. Wrócił do Polski po uzyskaniu grantu w programie HOMING Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Celem tego programu było zachęcanie Polaków i obcokrajowców pracujących za granicą do przyjazdu do Polski i prowadzenia badań w naszym kraju. Wcześniej dr inż. Jan Wróbel otrzymał dwukrotnie stypendium dla najzdolniejszych młodych naukowców w programie START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Więcej informacji:

#JestemStartowcem

Zdjęcie: dr inż. Jan Wróbel / fot. archiwum prywatne

 

Przekaż 1% podatku młodym naukowcom, aby pomóc im w starcie kariery naukowej! Pobierz bezpłatnie program PIT i dowiedz się więcej >>> tutaj

Wyrażam zgodę na otrzymywanie materiałów informacyjnych dotyczących oferty programowej oraz działań podejmowanych w celu pozyskania środków na działalność statutową przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej, na podany w trakcie rejestracji adres e-mail. Administratorem danych osobowych zawartych w niniejszym formularzu jest Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, z siedziba w Warszawie 02-611, ul. Ignacego Krasickiego 20/22. Jednocześnie przyjmuję do wiadomości, że w stosunku do danych osobowych przekazanych FNP przysługują mi prawa wskazane w art. 32 ustawy z dn. 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych (Dz. U. z 2016 r. poz. 922 z późniejszymi zmianami), w szczególności prawo dostępu do danych, ich poprawiania oraz żądania zaprzestania ich przetwarzania. Wyrażenie zgody na podanie danych osobowych jest dobrowolne. Oraz: Wyrażam zgodę na przetwarzanie podanego przeze mnie adresu e-mail przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej z siedzibą w Warszawie przy ul. Krasickiego 20/22 w celu otrzymywania newslettera Fundacji. Przyjmuję do wiadomości, że zgodnie z ustawą z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych (Dz. U. z 2014 r. poz. 1182 ze zm.) mam prawo do dostępu do podanego przeze mnie adresu oraz jego poprawiania. Podanie adresu e-mail jest dobrowolne.

FreshMail.pl
 

Wyrażam zgodę na otrzymywanie materiałów informacyjnych dotyczących oferty programowej oraz działań podejmowanych w celu pozyskania środków na działalność statutową przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej, na podany w trakcie rejestracji adres e-mail. Administratorem danych osobowych zawartych w niniejszym formularzu jest Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, z siedziba w Warszawie 02-611, ul. Ignacego Krasickiego 20/22. Jednocześnie przyjmuję do wiadomości, że w stosunku do danych osobowych przekazanych FNP przysługują mi prawa wskazane w art. 32 ustawy z dn. 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych (Dz. U. z 2016 r. poz. 922 z późniejszymi zmianami), w szczególności prawo dostępu do danych, ich poprawiania oraz żądania zaprzestania ich przetwarzania. Wyrażenie zgody na podanie danych osobowych jest dobrowolne. Oraz: Wyrażam zgodę na przetwarzanie podanego przeze mnie adresu e-mail przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej z siedzibą w Warszawie przy ul. Krasickiego 20/22 w celu otrzymywania newslettera Fundacji. Przyjmuję do wiadomości, że zgodnie z ustawą z dnia 29 sierpnia 1997 r. o ochronie danych osobowych (Dz. U. z 2014 r. poz. 1182 ze zm.) mam prawo do dostępu do podanego przeze mnie adresu oraz jego poprawiania. Podanie adresu e-mail jest dobrowolne.

FreshMail.pl