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जर्नल ऑफ न्यूक्लियर मैटेरियल्स में प्रकाशित एक पूर्व-प्रदर्शित अध्ययन में, समान रूप से वितरित नैनो आकार के NbC अवक्षेपों (ARES-6) से युक्त नवनिर्मित ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील और पारंपरिक 316 स्टेनलेस स्टील का भारी आयन विकिरण के तहत परीक्षण किया गया। ARES-6 के लाभों की तुलना करने के लिए सूजन के बाद के व्यवहार का अध्ययन किया गया।
अध्ययन: भारी आयन विकिरण के तहत समान रूप से वितरित नैनोस्केल NbC अवक्षेपों वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की सूजन प्रतिरोध क्षमता। चित्र साभार: Parilov/Shutterstock.com
ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील (एसएस) का उपयोग आमतौर पर आधुनिक लाइट वाटर रिएक्टरों में निर्मित आंतरिक घटकों के रूप में किया जाता है, जहां वे उच्च विकिरण प्रवाह के संपर्क में आते हैं।
न्यूट्रॉन द्वारा ग्रहण किए जाने पर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की संरचना में होने वाला परिवर्तन विकिरण कठोरता और तापीय अपघटन जैसे भौतिक मापदंडों को प्रतिकूल रूप से प्रभावित करता है। विरूपण चक्र, सरंध्रता और उत्तेजना विकिरण-प्रेरित सूक्ष्मसंरचना विकास के उदाहरण हैं जो आमतौर पर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में पाए जाते हैं।
इसके अतिरिक्त, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील विकिरण-प्रेरित निर्वात विस्तार के अधीन होता है, जिससे रिएक्टर कोर घटकों का घातक विनाश हो सकता है। इसलिए, लंबी आयु और उच्च उत्पादकता वाले आधुनिक परमाणु रिएक्टरों में नवाचार के लिए ऐसे जटिल संयोजनों का उपयोग आवश्यक है जो अधिक विकिरण का सामना कर सकें।
1970 के दशक के आरंभ से ही रेडियोधर्मी पदार्थों के विकास के लिए कई विधियाँ प्रस्तावित की गई हैं। विकिरण दक्षता में सुधार के प्रयासों के अंतर्गत, निर्वात विस्तार प्रत्यास्थता के मुख्य पहलुओं की भूमिका का अध्ययन किया गया है। फिर भी, उच्च निकल युक्त ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील हीलियम की बूंदों के विरूपण के कारण विकिरण भंगुरता के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, इसलिए कम ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील संक्षारक परिस्थितियों में पर्याप्त संक्षारण सुरक्षा की गारंटी नहीं दे सकते। मिश्र धातु संरचना को समायोजित करके विकिरण दक्षता में सुधार करने की भी कुछ सीमाएँ हैं।
एक अन्य दृष्टिकोण विभिन्न सूक्ष्मसंरचनात्मक विशेषताओं को शामिल करना है जो बिंदु विफलताओं के लिए जल निकासी बिंदुओं के रूप में कार्य कर सकती हैं। सिंक विकिरण-प्रेरित आंतरिक दोषों के अवशोषण में योगदान कर सकता है, जिससे रिक्तियों और अंतरालों के समूह द्वारा निर्मित छिद्रों और विस्थापन वृत्तों के निर्माण में देरी होती है।
विकिरण दक्षता में सुधार लाने के लिए कई विस्थापन, सूक्ष्म अवक्षेप और दानेदार संरचनाओं को अवशोषक के रूप में प्रस्तावित किया गया है। गतिशील वेग अवधारणात्मक डिजाइन और कई अवलोकन अध्ययनों ने रिक्त स्थान के विस्तार को रोकने और विकिरण-प्रेरित घटक पृथक्करण को कम करने में इन सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषताओं के लाभों को उजागर किया है। हालांकि, विकिरण के प्रभाव से यह अंतराल धीरे-धीरे भर जाता है और जल निकासी बिंदु का कार्य पूरी तरह से नहीं कर पाता है।
शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक औद्योगिक इस्पात निर्माण प्रक्रिया का उपयोग करके ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील का उत्पादन किया, जिसमें मैट्रिक्स में समान रूप से बिखरे हुए नैनो-नायोबियम कार्बाइड अवक्षेपों का तुलनीय अनुपात था, जिसे बाद में एआरईएस-6 नाम दिया गया।
अधिकांश अवक्षेप विकिरण संबंधी आंतरिक दोषों के लिए पर्याप्त सिंक साइट प्रदान करने की उम्मीद है, जिससे ARES-6 मिश्र धातुओं की विकिरण दक्षता में वृद्धि होती है। हालांकि, नायोबियम कार्बाइड के सूक्ष्म अवक्षेपों की उपस्थिति संरचना के आधार पर अपेक्षित विकिरण प्रतिरोध गुण प्रदान नहीं करती है।
अतः, इस अध्ययन का उद्देश्य विस्तार प्रतिरोध पर छोटे नायोबियम कार्बाइड के सकारात्मक प्रभाव का परीक्षण करना था। भारी आयन बमबारी के दौरान नैनोस्केल रोगजनकों की दीर्घायु से संबंधित खुराक दर प्रभावों की भी जांच की गई है।
अंतर में वृद्धि की जांच करने के लिए, समान रूप से बिखरे हुए नायोबियम नैनोकार्बाइड से युक्त नवनिर्मित ARES-6 मिश्र धातु को औद्योगिक इस्पात में उत्तेजित किया गया और उस पर 5 MeV निकेल आयनों से बमबारी की गई। निम्नलिखित निष्कर्ष सूजन माप, नैनोमीटर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सूक्ष्म संरचना अध्ययन और ड्रॉप स्ट्रेंथ गणनाओं पर आधारित हैं।
ARES-6P के सूक्ष्म संरचनात्मक गुणों में, नैनोनिओबियम कार्बाइड अवक्षेपों की उच्च सांद्रता, फूलने के दौरान बढ़ी हुई लोच का सबसे महत्वपूर्ण कारण है, हालांकि निकल की उच्च सांद्रता भी इसमें भूमिका निभाती है। विस्थापन की उच्च आवृत्ति को देखते हुए, ARES-6HR ने ARES-6SA के समान विस्तार प्रदर्शित किया, जिससे पता चलता है कि टैंक संरचना की बढ़ी हुई मजबूती के बावजूद, ARES-6HR में विस्थापन अकेले प्रभावी जल निकासी स्थल प्रदान नहीं कर सकता है।
भारी आयनों से बमबारी के बाद, नायोबियम कार्बाइड के अवक्षेपों की नैनोस्केल अर्ध-क्रिस्टलीय प्रकृति नष्ट हो जाती है। परिणामस्वरूप, इस अध्ययन में प्रयुक्त भारी आयन बमबारी विधि का उपयोग करने पर, विकिरण रहित नमूनों में पहले से मौजूद अधिकांश रोगजनक धीरे-धीरे मैट्रिक्स में विलीन हो जाते हैं।
हालांकि ARES-6P की जल निकासी क्षमता 316 स्टेनलेस स्टील प्लेट की तुलना में तीन गुना होने की उम्मीद है, लेकिन मापी गई विस्तार वृद्धि लगभग सात गुना है।
प्रकाश के संपर्क में आने पर नायोबियम नैनोकार्बाइड के अवक्षेपों का विघटन, ARES-6P के अपेक्षित और वास्तविक सूजन प्रतिरोध के बीच बड़े अंतर का कारण है। हालांकि, कम खुराक दरों पर नैनोनायोबियम कार्बाइड क्रिस्टलीय कणों के अधिक टिकाऊ होने की उम्मीद है, और सामान्य परमाणु ऊर्जा संयंत्र स्थितियों के तहत भविष्य में ARES-6P की विस्तार लोच में काफी सुधार होगा।
शिन, जेएच, कोंग, बीएस, जियोंग, सी., इओम, एचजे, जांग, सी., और अलमौसा, एन. (2022)। शिन, जेएच, कोंग, बीएस, जियोंग, सी., इओम, एचजे, जांग, सी., और अलमौसा, एन. (2022)। शिन, जेएच, कोंग, बीएस, चोन, के., इओम, एचजे, जांग, के., और अल-मूसा, एन. (2022)। शिन, जेएच, कोंग, बीएस, जियोंग, सी., इओम, एचजे, जांग, सी., और अलमौसा, एन. (2022)। शिन, जेएच, कोंग, बीएस, जियोंग, सी., इओम, एचजे, जांग, सी., और अलमौसा, एन. (2022)। शिन, जेएच, कोंग, बीएस, चोन, के., इओम, एचजे, जांग, के., और अल-मूसा, एन. (2022)।भारी आयनों के विकिरण के तहत समान रूप से वितरित नैनो आकार के NbC अवक्षेपों वाले ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील का सूजन प्रतिरोध। जर्नल ऑफ न्यूक्लियर मैटेरियल्स। उपलब्ध: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022311522001714?via%3Dihub.
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शाहिर ने इस्लामाबाद इंस्टीट्यूट ऑफ स्पेस टेक्नोलॉजी के एयरोस्पेस इंजीनियरिंग संकाय से स्नातक की उपाधि प्राप्त की है। उन्होंने एयरोस्पेस उपकरण और सेंसर, कम्प्यूटेशनल डायनामिक्स, एयरोस्पेस संरचनाएं और सामग्री, अनुकूलन तकनीक, रोबोटिक्स और स्वच्छ ऊर्जा के क्षेत्र में व्यापक शोध किया है। पिछले वर्ष उन्होंने एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक फ्रीलांस सलाहकार के रूप में काम किया। तकनीकी लेखन हमेशा से शाहिर की विशेषज्ञता रही है। चाहे वे अंतरराष्ट्रीय प्रतियोगिताओं में पुरस्कार जीतें या स्थानीय लेखन प्रतियोगिताओं में, वे उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं। शाहिर को कारों से बेहद लगाव है। फॉर्मूला 1 रेसिंग और ऑटोमोटिव समाचार पढ़ने से लेकर कार्ट रेसिंग तक, उनका जीवन कारों के इर्द-गिर्द घूमता है। उन्हें अपने खेल से बेहद लगाव है और वे हमेशा इसके लिए समय निकालने की कोशिश करते हैं। स्क्वैश, फुटबॉल, क्रिकेट, टेनिस और रेसिंग उनके शौक हैं जिनमें वे समय बिताना पसंद करते हैं।
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