Os condensados de óxido de alumínio e ferro perfeitamente esféricos aerodinamicamente favorecidos foram recuperados usando a configuração experimental desenvolvida recentemente no Laboratório Nacional Lawrence Livermore. As partículas de óxido de urânio mostraram características irregulares. Os cientistas de Lawrence Livermore estão criando essas partículas sob condições controladas para desenvolver uma compreensão dos primeiros princípios de como a precipitação nuclear se forma. Crédito:Laboratório Nacional Lawrence Livermore
Para entender a formação de precipitação de uma explosão nuclear, é importante observar a fase gasosa dos óxidos de metal dentro do dispositivo.
Os cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) desenvolveram um reator de fluxo de plasma para simular experimentalmente o resfriamento tardio de bolas de fogo pós-detonação, onde a temperatura cai abaixo de 10, 000 K. Eles investigam a formação de nanopartículas a partir de átomos de fase gasosa para desvendar os processos de fracionamento químico que o urânio e outros elementos químicos atravessam durante a condensação por bola de fogo. A pesquisa aparece em uma edição recente da revista. Relatórios Científicos .
Os pesquisadores esperam entender melhor a interconexão entre as reações químicas e os processos microfísicos (por exemplo, nucleação, condensação, crescimento, etc.) em escalas de tempo que são relevantes para a formação de precipitação radioativa.
"Nós mostramos uma ligação quantificável entre a distribuição de tamanho de partícula recuperada e a cinética química da fase gasosa - uma consideração que está ausente nos modelos atuais de formação de precipitação radioativa." disse Batikan Koroglu, Pesquisador de pós-doutorado do LLNL e autor principal do artigo.
A formação de nanopartículas a partir da fase gasosa é um tópico importante para muitas áreas da química e da física. A formação de partículas após uma explosão nuclear é um caso especial envolvendo a rápida condensação de material de um estado inicial de plasma de alta temperatura. Estudos anteriores investigaram amostras de detritos nucleares para entender o destino e o transporte do material pós-detonação na atmosfera. Contudo, a interação entre a termodinâmica de equilíbrio, A cinética química e a fugacidade do oxigênio (ambiente local) ainda são desconhecidas para o urânio submetido a condições extremas de temperatura.
O reator de fluxo de plasma da equipe permitiu que monitorassem a evolução química da fase gasosa de três tipos de metais (ferro, alumínio e urânio) levando à formação de nanopartículas usando espectroscopia óptica in-situ e medições de microscopia eletrônica ex-situ. Esses três metais foram escolhidos porque seus óxidos exibem volatilidades muito distintas.
"Compreender a química da fase gasosa das reações de recombinação é necessário para descrever com precisão os padrões de condensação observados durante o resfriamento rápido de uma explosão nuclear, "Koroglu disse.
