Kulisy tych badań zostały szerzej opisane na łamach Journal of Nuclear Materials. Dlaczego w ogóle naukowcy zdecydowali się na prowadzenie obserwacji w skali atomowej? Wszystko ze względu na fakt, iż w takiej perspektywie można dostrzec znacznie więcej, zbierając masę niedostępnych innym sposobem informacji na temat danej substancji. Rozmiar, kształt i skład “klocków”, a nawet to, w jaki sposób do siebie pasują, ma wpływ na właściwości wybranego materiału.
Czytaj też: Szybko ładujące się akumulatory to już nie marzenia. Prosta zmiana da elektrykom wielką korzyść
Jednym ze związków mających spory potencjał, a jednocześnie stosunkowo rzadko wspominanych, jest dwutlenek uranu. Ma on postać proszku, który jest prasowany i podgrzewany, dzięki czemu powstaje granulat. Substancję tę wykorzystuje się między innymi w reaktorach jądrowych, ale w przyszłości może dojść do modyfikacji, które poprawią wydajność tych urządzeń.
Dodając do badanego paliwa tlenek chromu, naukowcy chcieli się przekonać, czy możliwe będzie usprawnienie procesu zamiany proszku w granulat. Dlaczego w ogóle ta druga forma jest bardziej pożądana? Wszystko ze względu na fakt, że większe ziarna pomagają w przenoszeniu ciepła, co jest mile widziane z perspektywy wytwarzania energii w reaktorach. Im większe ziarna, tym jest ich mniej, co ogranicza udział gazów mających potencjalnie negatywny wpływ na cały proces.
Paliwo jądrowe, dzięki dodatkom w postaci innych pierwiastków bądź związków, może zyskiwać przydatne właściwości
Co ciekawe, w oparciu o modelowanie można było przypuszczać, że postęp będzie wywołany osadzaniem się chromu na krawędziach ziaren. Brakowało jednak dowodów, że faktycznie tak się stanie. Ich zgromadzenie nie byłoby możliwe, gdyby nie wykorzystanie obserwacji w skali atomowej. Wykorzystane w tym celu mikroskopy, zamiast światła, używają wiązki elektronów. Obraz jest w takich okolicznościach generowany w oparciu o interakcje elektronów z materiałem.
Z tej perspektywy wyszło na jaw, że granic ziaren są nieuporządkowane. O ile w przypadku paliwa zawierającego chrom miały one grubość około trzech atomów, tak w “czystej” wersji były znacznie mniejsze. Poza tym potwierdziło się, że chrom ma tendencję do gromadzenia się na krawędziach. Jak przyznają członkowie zespołu badawczego, ostatnie postępy sprawiły, że wiedza na temat paliwa jądrowego stała się jeszcze szersza, co powinno mieć przełożenie na odchodzenie od paliw kopalnych.
Czytaj też: Akumulator pozbawiony litu. W Europie powstała technologia, która uniezależni nas od Chin
W grę wchodzi przede wszystkim zwiększenie wydajności, z jaką reaktory będą przekształcały paliwo w energię. Poza tym, potwierdzenie tego, że dodawanie małych ilości innych pierwiastków może zapewniać korzyści dotyczące gęstości paliwa, wielkości ziaren i zachowaniu materiału w wysokich temperaturach, jest bardzo istotne w nawiązaniu do dalszego rozwoju energetyki jądrowej.