Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng tính toán sự tương tác giữa các electron và muối kẽm clorua nóng chảy và phát hiện ra ba trạng thái riêng biệt. Phát hiện này rất quan trọng để hiểu được tác động của bức xạ lên các lò phản ứng hạt nhân chạy bằng nhiên liệu muối trong tương lai. Những hiểu biết sâu sắc từ nghiên cứu này sẽ thúc đẩy nghiên cứu sâu hơn về khả năng phản ứng của muối nóng chảy dưới bức xạ.

Các nhà khoa học đã tiết lộ ba trạng thái electron độc nhất trong muối nóng chảy, một khám phá quan trọng đối với hiệu ứng bức xạ của các lò phản ứng hạt nhân chạy bằng nhiên liệu muối trong tương lai.

Một khám phá của các nhà khoa học giúp làm sáng tỏ cách hoạt động của muối nóng chảy trong các lò phản ứng hạt nhân tiên tiến cho thấy cách các electron tương tác với các ion trong muối nóng chảy để tạo thành ba trạng thái có tính chất khác nhau. Hiểu được những trạng thái này có thể giúp dự đoán tác động của bức xạ đến hiệu suất của lò phản ứng sử dụng nhiên liệu muối.

Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Đại học Iowa đã mô phỏng tính toán việc đưa các electron dư thừa vào muối kẽm clorua nóng chảy để xem điều gì sẽ xảy ra.

Họ đã tìm thấy ba tình huống có thể xảy ra. Trong một trường hợp, electron trở thành một phần của gốc phân tử chứa hai ion kẽm. Trong trường hợp khác, các electron được định vị trên một ion kẽm. Trong trường hợp thứ ba, các electron bị phân tán hoặc khuếch tán qua nhiều ion muối.

Khi tiếp xúc với bức xạ, các electron được tạo ra trong kẽm clorua nóng chảy (hoặc ZnCl2) có thể được quan sát thấy ở ba trạng thái quỹ đạo phân tử chiếm giữ đơn lẻ khác nhau, cũng như trạng thái khuếch tán hơn, phân tán hơn. Nguồn: Hung H. Nguyen/Đại học Iowa

Tác động đến thiết kế lò phản ứng trong tương lai

Lò phản ứng do muối nóng chảy là một trong những thiết kế lò phản ứng đang được xem xét cho các nhà máy điện hạt nhân trong tương lai. Vyacheslav Bryantsev, lãnh đạo Nhóm Tách hóa học của ORNL, một trong những nhà khoa học tham gia nghiên cứu và là tác giả của bài báo, cho biết: “Câu hỏi lớn là điều gì sẽ xảy ra khi muối nóng chảy tiếp xúc với bức xạ cao”. "Điều gì xảy ra với muối được sử dụng để vận chuyển nhiên liệu trong các khái niệm lò phản ứng tiên tiến này?

Claudio Margulis, giáo sư hóa học tại Đại học Iowa, đồng thời là một trong những nhà điều tra và tác giả của nghiên cứu, cho biết: "Điều quan trọng là phải hiểu cách các electron tương tác với muối. Qua nghiên cứu, chúng tôi đã thấy rằng trong một khoảng thời gian rất ngắn, các electron có thể thúc đẩy sự hình thành các dimer và monome kẽm, đồng thời cũng có thể định vị lại.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học muốn tìm hiểu tác động của bức xạ được tạo ra bởi nhiên liệu hạt nhân hoặc các nguồn năng lượng khác. Các electron mới nổi sẽ phản ứng như thế nào với các ion tạo nên muối nóng chảy: "Nghiên cứu này không trả lời tất cả những câu hỏi này, nhưng đây là bước khởi đầu cho một cái nhìn sâu hơn về cách các electron tương tác với muối." Margulis cho biết: "

Tiềm năng tương tác lâu dài và những phát hiện được công bố

MA"Các tính toán động lực học phân tử nguyên tắc đầu tiên của chúng tôi cho thấy ba loài này có thể hình thành trong quá trình tan chảy trong khoảng thời gian rất ngắn, điều này đặt ra câu hỏi: loài nào khác có thể hình thành sau đó. trong thời gian dài hơn", Gries nói. Chúng tôi chưa có câu trả lời cho điều đó. Một lựa chọn là các electron có thể quay trở lại nguồn gốc của chúng; ví dụ, gốc clo có thể lấy lại một electron để tạo thành clorua. Một khả năng khác là các gốc tự do có thể phản ứng theo cách phức tạp hơn. Điều đặc biệt quan tâm là ý tưởng cho rằng khi bức xạ tạo ra đủ gốc tự do, các gốc này có thể tiến đến gần nhau; tại thời điểm đó chúng có thể phản ứng để tạo thành những loài phức tạp hơn. "

Các nhà nghiên cứu, cùng với sinh viên tốt nghiệp bang Iowa Hung Nguyen, đã công bố phát hiện của họ trên Tạp chí Hóa lý B của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ trong bài báo có tựa đề “Muối nóng chảy ở nhiệt độ cao có phản ứng với các electron dư thừa không?” "Trường hợp ZnCl2" đã được chọn làm Bài viết do biên tập viên của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ lựa chọn, một vinh dự được Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ trao tặng cho một bài báo được công chúng quan tâm rộng rãi được chọn từ tất cả các bài báo của nó. Bài báo cũng được chọn làm trang bìa của tạp chí.

Nghiên cứu này là một phần của Trung tâm Nghiên cứu Biên giới Năng lượng trong Môi trường Khắc nghiệt (MSEEEFRC) của Bộ Năng lượng, do Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven chủ trì. EFRC là chương trình nghiên cứu cơ bản được tài trợ bởi Văn phòng Khoa học Năng lượng Cơ bản của Bộ Năng lượng, tập hợp các nhóm nhà nghiên cứu đa ngành và đa tổ chức sáng tạo để giải quyết những thách thức khoa học lớn khó khăn nhất đi đầu trong nghiên cứu khoa học năng lượng cơ bản.

Ý nghĩa rộng hơn

"Nghiên cứu này rất quan trọng vì nó cho thấy bức xạ được tạo ra trong lò phản ứng muối nóng chảy. Các electron dư thừa có thể có nhiều dạng phản ứng như thế nào. Tôi và các thành viên khác của nhóm MSEE đang cố gắng xác định bằng thực nghiệm những dạng phản ứng khác này", nhà khoa học văn hóa Brooksea James cho biết Wishart, giám đốc MSEEEFRC.

"Nghiên cứu này mang lại cho chúng tôi một số hiểu biết sâu sắc về cách các electron tương tác với muối nóng chảy", Bryantsev nói. "Vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được giải quyết. Ví dụ, tương tác này có giống với những gì xảy ra với các muối khác không?"

Nguyễn, tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết: "Tôi sẽ tiếp tục làm việc với Giáo sư Margulis, Tiến sĩ Bryantsev và các thành viên khác của dự án MSEE để mở rộng nghiên cứu của chúng tôi bằng cách nghiên cứu các hệ muối khác. Hy vọng chúng tôi có thể trả lời thêm câu hỏi về tác động của bức xạ lên muối nóng chảy.