美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究人員最近開發出一種新方法，首次實現對商業輻照核燃料包殼的光學測量。這一技術有助於更好地理解核燃料包殼在事故條件下的行為，從而提高安全性。在減少排放的背景下，核能有望迎來重返主流的機會。與風能和太陽能等可再生能源不同，核能可以全天候滿足能源需求，並且不會向大氣中釋放二氧化碳。
然而，大規模使用核能也帶來了一系列問題。放射性廢物的處理以及事故風險的擔憂，使得許多國家減少了對核能的追求。未來的方向在於確保核設備的安全性得到改善。核能設施需要多種材料來運行，這些材料在最終的反應堆設計中之前經過嚴格測試。然而，核設施事故揭示了許多被忽視的區域，或材料的某些特性無法提供百分之百的安全保障。
造成這種短缺的主要原因之一是核設施的測試環境複雜。無法在核設施中測試所有類型的情境，例如，無法按比例重現事故。此外，測試設備無法承受核事故的極端條件。在高熱和輻射的極端環境下，電子元件無法承受高溫或有效運行，從而限制了數據收集。
ORNL的研究人員決定通過建造一個相機系統來克服這些挑戰，該系統可以在類似事故的條件下捕捉圖像。根據新聞稿，ORNL團隊利用其在材料和核科學方面的專業知識，對相機系統進行了修改，以遠程捕捉來自重度屏蔽區域的樣本高質量照片。這個被稱為熱細胞的屏蔽區域保護相機，在捕捉樣本的連續圖像時發揮了重要作用。
這一新能力使團隊能夠進行其他情況下無法實現的模擬。此次，研究人員模擬了一次冷卻劑喪失事故，這是一種相對罕見的事件。團隊建造了一個裝置，在模擬過程中收集圖像。安裝在裝置上的相機以每秒四幀的速度收集高質量圖像。通過數字圖像相關性（DIC）技術，研究人員捕捉到了包殼行為的詳細測量數據，這對於核材料和燃料的質量檢測來說是一項重要的進展。
ORNL的Mackenzie Ridley在新聞稿中表示：「DIC技術使我們能夠更清晰、更完整地了解這些罕見事件期間發生的情況。」這些測量結果將為模型提供數據，有助於細化和擴展高燒灼和事故耐受燃料的安全認證參數。了解核燃料包殼在事故條件下的行為，為研究人員提供了更全面的認識，並將有助於設計出更好的材料以應對未來的核反應堆需求。
