维度网讯，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员首次观察并表征了氢与铀金属腐蚀的初始阶段过程，为提升核聚变及核燃料等先进能源系统的耐久性提供了关键数据。

研究人员指出，核聚变能源、氢储存和核燃料等关键能源项目需要深入理解金属与氢之间的降解反应。这一知识有助于表征氚滞留效应，从而提高核聚变装置中等离子体面向部件的耐久性、氢储存材料及容器的可靠性，以及核燃料的循环效率和使用寿命。

该团队采用非破坏性成像技术，对氢气环境下的铀表面进行了长时间实时追踪，收集了首批同类相关的降解统计数据，为铀部件降解的建模提供了定义和辅助。研究显示，当氢气与铀金属相互作用时，会生成一种反应性粉末，进而引发失控反应。

LLNL科学家Jibril Shittu将这一相互作用比作间歇泉：氢首先溶解并扩散至铀金属中；当铀金属无法再容纳气体时，两者结合形成氢化铀。由于氢化铀体积比原始铀金属大，内部压力增加，迫使材料向上隆起，在表面形成浅泡。浅泡最终破裂，释放出氢化铀粉末并暴露出新鲜金属，从而加速反应。Shittu总结为“吸附、解离、扩散、积累、起泡、破裂、剥落”，这一循环一旦开始便难以停止。

此前，追踪这一反应的起始点较为困难，因为标准监测技术只有在反应充分进行后才能有效工作，初始事件往往被遗漏。为此，LLNL团队使用白光干涉测量法，通过测量铀表面反射光与参考光束的对比，生成小型地形图。该方法不接触或破坏材料，团队在反应过程中反复扫描同一表面，逐帧构建记录。

数据揭示了意想不到的行为：氢化物浅泡并未出现在模型预测的位置，且腐蚀在表面横向扩展，而非深入金属内部。团队表示，该研究在较窄的温度范围、单一氢气压力和材料状态下完成，下一步将扩展至更广泛的条件范围。这种非接触式成像方法也可应用于研究氢化物超导体中的降解或一般工业金属腐蚀。研究人员总结，这一结果将使得铀部件降解的模型更具预测性和物理基础。

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