(PhysOrg.com) -- Avec une attention renouvelée accordée à l'énergie nucléaire, un chercheur de l'UT Dallas a décroché 875 $, 000 Subvention du Département de l'énergie (DOE) pour explorer un moyen d'améliorer l'efficacité des centrales électriques et de réduire les déchets nucléaires.

Il s'agit de la plus importante subvention de recherche à ce jour au sein du jeune département de génie mécanique de l'Université.

Dr Hongbing Lu, expert en nanomatériaux et premier titulaire de la chaire Louis Beecherl Jr. en génie mécanique à la Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, simulera les fissures qui se forment dans la surface de l'alliage métallique, ou bardage, de barres de combustible nucléaire. Ces fissures - qui se développent dans l'environnement stressant du réacteur d'une chaleur énorme, corrosion, irradiation et pression - sont de taille microscopique mais peuvent entraîner une réduction du taux de combustion du carburant, diminution de l'efficacité des centrales électriques et augmentation des déchets nucléaires.

« Nous travaillons sur une méthodologie de simulation très générale qui peut être appliquée à ce genre d'environnement, », a déclaré Lu. « C'est plus qu'une simple croissance de crack. Nous devons comprendre comment le matériau se comporte sous une pression extrême, Température, corrosion et irradiation. Avec la méthodologie que nous utilisons, nous prenons tous ces facteurs en considération et incorporons les comportements des matériaux dans certains modèles mathématiques pour les décrire dans des conditions très compliquées.

Lu et son équipe généreront des données sur les effets de la pression et de la température, en tenant compte des informations du DOE sur la fission et des informations d'autres laboratoires sur les effets de la corrosion.

« Une fois que nous aurons rassemblé toutes les informations sur la gaine du combustible nucléaire dans cet environnement, nous pourrons alors tout intégrer dans un code de simulation et mieux comprendre à quelle vitesse les fissures se développent, », a déclaré Lu. « À ce stade, nous pouvons aller au-delà des simulations et commencer à travailler sur des matériaux réels testés dans les laboratoires du gouvernement. »

L'objectif ultime est d'utiliser les résultats pour proposer un meilleur matériau de gaine de combustible, mais le travail devrait également avoir une application dans une variété d'autres domaines.

« Les mêmes méthodologies de simulation que nous développons peuvent être appliquées à d'autres parties d'une centrale nucléaire, », a déclaré Lu. « Prenez les récipients sous pression, par exemple. L'environnement peut ne pas être aussi extrême que dans la gaine du combustible - la température et le rayonnement peuvent être plus faibles - mais, globalement, les deux environnements sont très similaires. Et si vous supprimez le rayonnement, vous pouvez appliquer les méthodologies à d'autres environnements à haute pression tels que les moteurs.

Malgré les inquiétudes persistantes du public concernant la sécurité des centrales nucléaires, même des décennies après les accidents nucléaires de Three-Mile Island et de Tchernobyl, la planète est au milieu de ce qu'on a appelé une renaissance nucléaire, surtout en Chine et en Inde. Lu espère apaiser les inquiétudes des gens.

"Avec l'utilisation de la technologie moderne, l'énergie nucléaire est vraiment sûre, », a déclaré Lu. « C’est assez différent d’il y a plusieurs décennies. La physique nucléaire a déjà été comprise. D'autres facteurs dictent l'efficacité de la combustion du carburant. Vous avez besoin de personnes de toutes disciplines. Ma contribution porte sur les aspects mécaniques et matériaux du processus de fission nucléaire.

L'énergie est l'un des principaux problèmes auxquels la société doit faire face en ce moment, il ajouta, notant que des alternatives aux combustibles fossiles sont désespérément nécessaires.