每秒照射1000亿个铁离子，可实现钢铁材料精密评估
韩国原子力研究院19日表示，将自3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。
铁离子束照射是一种能够快速且精确评估正在运行的核电站、下一代反应堆、核聚变装置及应用产业中广泛使用的钢铁材料损伤的有效方法。
当钢铁材料被同种铁离子束照射时，不会出现使用其他离子束时可能发生的不必要物理、化学反应，从而可以仅针对纯粹照射所导致的损伤影响进行评估。
由于这一优势，核能及核聚变领域对铁离子束的需求持续增加，但铁难以变成气体且离子提取工艺复杂，技术实现并不容易。
离子是原子失去或获得电子后带电的粒子，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。
原子力研究院考虑到离子质量越大越能更快诱发严重损伤，于2019年建成中离子束照射设施（KAERI Heavy-ion Irradiation Facility，KAHIF）。此后，自2022年起一直提供氩（Ar）、氦（He）等中离子束照射服务。
近期，原子力研究院建成了能够将金属元素离子化并加速的金属离子源设备，国内首次掌握了铁离子束加速与照射技术。
研究团队成功地将固态铁化合物离子化为气态后，利用可通过电磁场筛选所需离子的二极电磁铁，每秒提取并照射1000亿个铁离子（Fe13+）。
此外，在确认加速铁离子的能量及其对材料造成的损伤程度后发现，可在一天内完成相当于压水堆在全寿期运行时产生的损伤水平——3 dpa（每原子位移次数）的实验。与其他中子照射设施相比，这一性能达到国内最高水平。
本次研究自2022年起，作为科学技术信息通信部“核聚变先导中心（研究开发）”项目的一部分实施，旨在促进核能及核聚变材料研究的活性化。铁离子束照射服务的申请可自3月起通过韩国原子力研究院官网提交。
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，不仅服务于正在运行的核电站，也将为小型模块化反应堆（SMR）、熔盐反应堆（MSR）、钠冷快堆（SFR）等下一代反应堆及核聚变装置关键材料的开发作出贡献。
原子力研究院核物理应用研究部部长 Lee Dongwon 表示：“本次研究将成为长期依赖海外设施的国内研究人员的一片‘绿洲’。我们将在铁离子的基础上，进一步建设镍等高难度离子源，并打造高温试验环境，努力提供达到世界先进水平的离子束照射服务。”
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