韩国原子力研究院19日表示，将于下月起在国内首次启动用于核能及核聚变材料研究的“铁（Fe）离子束照射服务”。
原子能研究院核物理应用研究部利用重离子束照射装置成功开展“铁离子束照射研究”，并将从下月起正式提供照射服务。（自左起）Heo Seongryeol 高级研究员、Lee Sangbin 博士后研究员、Jang Daesik 高级研究员、Lee Seunghyeon 高级研究员、Lee Hyeonjun 实习研究员、Lee Seokgwan 研究员、Lee Gihyeon 高级研究员。韩国原子能研究院提供
View original image在反应堆及核聚变装置中放出的高能中子会对核燃料包壳管和结构材料等关键部件造成损伤，因此为防止这一问题，相关研究必不可少。
在研究过程中，需要对材料的损伤程度进行评估。然而，利用研究用反应堆或中子发生装置直接进行中子照射试验，需要投入相当多的时间和费用，现实中存在局限。为弥补这一点，海外正积极开展用与中子具有类似物理特性的离子进行照射的研究。
离子是在原子失去或获得电子的过程中带电的粒子，在高温下将原子气化后利用电场生成。将加速后的离子照射到材料上，可以获得与中子照射损伤相似的结果。
韩国原子力研究院考虑到离子质量越大越能快速引发损伤，于2019年建成了中离子束照射设施（KAERI Heavy-ion Irradiation Facility，KAHIF）。此后自2022年起，开始提供氩（Ar）、氦（He）等中离子束照射服务。
尤其是铁离子束照射，是一种能够快速、精确评估钢铁材料损伤的有效方法，广泛应用于在运核电站、下一代反应堆以及核聚变装置和相关应用产业。
用与钢铁材料相同的铁离子束进行照射时，不会出现使用其他离子束时产生的不必要物理、化学反应，因此可以对纯粹的照射损伤影响进行评估。
得益于这一优势，核能及核聚变领域对铁离子束的需求持续增长。但由于铁难以气化，离子提取工艺复杂，实现相关技术并不容易。
为此，韩国原子力研究院建成了能够将金属元素电离并加速的金属离子源设备，国内首次掌握了铁离子束加速及照射技术。同时，将固态铁化合物电离成气态后，在电磁场中利用二极电磁铁筛选出所需离子，成功实现了每秒提取并照射1000亿个铁离子（Fe13+）。
韩国原子力研究院计划以已掌握的铁离子束照射技术为基础，构建中子照射与离子束照射的对比数据库（DB），不仅将用于目前在运核电站，还将助力小型模块化反应堆（SMR）、熔盐反应堆（MSR）、钠冷快堆（SFR）等下一代反应堆以及核聚变装置关键材料的开发。铁离子束照射服务可自下月起通过韩国原子力研究院官方网站申请。
核物理应用研究部部长 Lee Dongwon 表示：“本次研究将成为过去不得不依赖海外设施的国内研究人员的一处‘绿洲’，今后韩国原子力研究院不仅将追加建设镍等高难度离子源，还将完善高温试验环境，以期提供世界一流水平的离子束照射服务。”
此外，本次研究自2022年起通过科学技术信息通信部的“核聚变先导中心（研究与开发）”课题予以实施。
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