De nouvelles recherches montrent que certains alliages métalliques se corrodent en fait plus lentement après avoir été irradiés

Les radiations sont connues pour leurs effets néfastes sur les tissus et les matériaux vivants. Mais aujourd’hui, les ingénieurs du MIT ont été surpris de découvrir que les radiations peuvent en fait aider certains alliages à s’autoréparer, prolongeant ainsi leur durée de vie utile. Cela pourrait évidemment contribuer à éclairer la conception des futures centrales électriques.

Dans les réacteurs nucléaires, on sait que les radiations accélèrent la corrosion de la plupart des matériaux, ce qui entraîne une défaillance éventuelle et peut avoir des conséquences désastreuses. Pour cette nouvelle étude, les chercheurs du MIT et du Lawrence Berkeley National Laboratory ont donc entrepris de quantifier l’ampleur de cette corrosion en fonction des différents niveaux de rayonnement.

Mais ce qu’ils ont trouvé les a surpris. En étudiant des alliages particuliers de nickel et de chrome, l’équipe a découvert que les radiations rendaient en fait le matériau plus résistant à la corrosion.

Ces expériences étaient centrées sur un certain type de réacteur nucléaire, qui utilise des sels fondus de sodium, de lithium et de potassium comme fluide de refroidissement. Ce mélange chaud et salé fait des ravages dans l’alliage qui l’entoure, corrodant le métal au fil du temps. Mais l’équipe a découvert que lorsque cet alliage était bombardé par les radiations d’un accélérateur de protons, il fallait deux fois plus de temps pour que la corrosion se développe.

« Nous l’avons répété des dizaines de fois, dans des conditions différentes », explique Michael Short, chercheur principal de l’étude. « Et à chaque fois, nous avons obtenu les mêmes résultats. »

Images d’un alliage nickel-chrome exposé à des sels fondus. Les photos montrent que lorsque le métal est exposé aux radiations, il se forme moins de défauts (taches gris foncé) que lorsque le métal n’est pas irradié

L’équipe s’est ensuite penchée sur le mécanisme à l’origine de ce résultat surprenant. En utilisant la microscopie électronique à transmission, les chercheurs ont imagé les surfaces des alliages après qu’elles aient été irradiées au contact d’un sel fondu à 650 °C (1 202 °F).

Ils ont découvert que le rayonnement crée de minuscules défauts dans le métal, ce qui permet à ses atomes de se déplacer plus facilement. Cela signifie qu’ils sont capables de combler rapidement les trous créés par le sel corrosif. D’une certaine manière, les radiations aident l’alliage à s’autoréparer.

Selon l’équipe, cette découverte devrait contribuer à la conception des futurs réacteurs nucléaires et permettre une estimation plus précise de la durée de vie des matériaux dans les installations existantes.

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17244-y

http://news.mit.edu/2020/radiation-slow-corrosion-materials-0709