Lec13

M I T O C W | N u c l e a r M a t e r i a l s S c i e n c e C o n t i n u e d

T h e f o l l o w i n g c o n t e n t i s p r o v i d e d u n d e r a C r e a t i v e C o m m o n s l i c e n s e . Y o u r s u p p o r t w i l l h e l p M I T O p e n C o u r s e W a r e c o n t i n u e t o o f f e r h i g h - q u a l i t y e d u c a t i o n a l r e s o u r c e s f o r f r e e . T o m a k e a d o n a t i o n o r t o v i e w a d d i t i o n a l m a t e r i a l s f r o m h u n d r e d s o f M I T c o u r s e s , v i s i t M I T O p e n C o u r s e W a r e a t o c w . m i t . e d u .

M I C H A E L S H O R T : T o d a y I w a n t t o p i c k u p w h e r e w e l e f t o f f - - w e l l , t o r e m i n d y o u w h e r e w e l e f t o f f l a s t t i m e , w e w e r e w a t c h i n g v i d e o s o f c r u s h i n g t h i n g s w i t h t h e e x p l i c i t p u r p o s e o f u n d e r s t a n d i n g m a t e r i a l p r o p e r t i e s , s o t h a t w e c a n t a l k a l i t t l e b i t a b o u t r a d i a t i o n d a m a g e a n d n u c l e a r m a t e r i a l s . S i n c e I g o t m o r e t h a n a f e w r e q u e s t s t o s a y , w h a t ' s a l l t h i s n u c l e a r m a t e r i a l s ? I t ' s l i k e t h e b i g g e s t r e s e a r c h f i e l d i n t h e d e p a r t m e n t , a n d y e t , i t ' s n o t t a l k e d a b o u t i n 2 2 . 0 1 . W e l l , n o w i t i s .

S o w e t a l k e d b e f o r e a b o u t a l l t h e d i f f e r e n t s t a g e s i n r a d i a t i o n d a m a g e f r o m c r e a t i o n o f s i n g l e d e f e c t s t o t h e i r c l u s t e r i n g i n t o t h i n g s l i k e v o i d s o r l o o p s a n d s u p e r s t r u c t u r e s t h a t h a v e e n d u p h a v i n g m a c r o s c o p i c e f f e c t s o n m a t e r i a l p r o p e r t i e s , a n d a l l o f t h e m i s d u e t o t h e p r o d u c t i o n o f c r y s t a l a n d d e f e c t s d u e t o r a d i a t i o n . A n d t o r e f r e s h y o u r m e m o r y q u i c k l y , I ' m g o i n g t o j u m p a h e a d t o t h e s t r e s s s t r a i n c u r v e t h a t w e w e r e l o o k i n g a t b e f o r e w e s t a r t e d w a t c h i n g v i d e o s o f c r u s h i n g t h i n g s , t o r e m i n d y o u a b o u t t h e d i f f e r e n t m a t e r i a l p r o p e r t i e s a n d w h a t t h e y a c t u a l l y m e a n .

S o a n y o n e r e m e m b e r w h a t w e m e a n b y t o u g h n e s s i n r e l a t i o n t o t h i s c u r v e ?

A U D I E N C E : T h e a r e a [ I N A U D I B L E ]

M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s r i g h t . T h e a m o u n t o f e n e r g y i t w o u l d t a k e t o a c t u a l l y c a u s e t h i s m a t e r i a l t o f a i l . T h a t ' s a m e a s u r e o f t o u g h n e s s . H o w a b o u t s t r e n g t h ? R e m e m b e r t h i s c u r v e i s s t r e s s , w h i c h i s a f o r c e p e r u n i t a r e a , v e r s u s s t r a i n , w h i c h i s a n a m o u n t o f e l o n g a t i o n . T h e s t r e n g t h o f t h e m a t e r i a l i s h o w m u c h s t r e s s y o u c a n p u t i n u n t i l i t s t a r t s t o e i t h e r p l a s t i c a l l y d e f o r m o r i t h i t s i t s U T S , u l t i m a t e t e n s i l e s t r e n g t h , w h e r e i t w i l l j u s t f a i l .

H o w a b o u t d u c t i l i t y ? W h a t d o w e m e a n b y t h a t ? E i t h e r i n t u i t i v e l y o r o n t h e c u r v e , y e a h ?

A U D I E N C E : H o w m u c h y o u c a n s t r e t c h i t ?

M I C H A E L S H O R T : E x a c t l y . H o w m u c h y o u c a n s t r e t c h i t b e f o r e i t f a i l s , i n d i c a t e d b y t h i s p o i n t r i g h t h e r e . T h e s t r a i n t o f a i l u r e w o u l d b e a g o o d m e a s u r e o f a c t i v i t y . A n d f i n a l l y , s t i f f n e s s . W h a t d o y o u t h i n k ? S t i f f n e s s i s m o r e o f a r e s p o n s e f u n c t i o n , s o i t ' s h o w m u c h d o e s i t d e f o r m i n r e l a t i o n t o h o w

m u c h s t r e s s y o u p u t i n t o i t . S o i t ' s t h e s l o p e o f t h i s p a r t r i g h t h e r e , s o t h a t ' s w h y I w a n t y o u g u y s t o k n o w t h a t w e m e a n a c t u a l l y d i f f e r e n t p h y s i c a l t h i n g s b y t h e s e p r o p e r t i e s , w h i c h w i l l b e i m p o r t a n t t o n o t e w h e n w e s t a r t t o d i s c u s s w h a t r a d i a t i o n d a m a g e a c t u a l l y d o e s .

S o t h e b a s i c m e c h a n i s m o f r a d i a t i o n d a m a g e i s l i k e y o u m i g h t i m a g i n e . L e t ' s s a y t h i s g r e e n p a r t i c l e i s a n e u t r o n o r a h e a v y i o n o r a p r o t o n o r a n e l e c t r o n o r a n y t h i n g . A n y t h i n g t h a t ' s e n e r g e t i c e n o u g h t o c a u s e a t o m i c d i s p l a c e m e n t . S o a s t h a t n e u t r o n o r w h a t e v e r e n t e r s , i t w i l l s t r i k e s o m e o f t h e a t o m s i n t h i s p e r f e c t c r y s t a l , c r e a t i n g w h a t ' s c a l l e d a p r i m a r y k n o c k o n a t o m , o r P K A , f o r s h o r t . A n d t h e n t h a t n e u t r o n a n d t h e r e l e a s e d P K A w i l l g o o n t o h i t m o r e a n d m o r e a t o m s , r e s u l t i n g i n w h a t w e c a l l a d a m a g e c a s c a d e , l e a v i n g b e h i n d a l o t o f d i f f e r e n t t y p e s o f d e f e c t s .

W e t a l k e d a b o u t t h e s e l a s t t i m e , b u t I ' l l j u s t r e f r e s h y o u r m e m o r y . A v a c a n c y i s a t y p e o f d e f e c t t h a t , w e l l , i t ' s n o t r e a l l y a t h i n g , r i g h t ? I t ' s j u s t t h e a b s e n c e o f w h e r e a n a t o m w o u l d h a v e b e e n , b u t w e r e f e r t o t h e m a s d e f e c t s o f t h e i r o w n t h a t c a n d i f f u s e a n d m o v e b e c a u s e l e t ' s s a y a n o t h e r a t o m m o v e d i n t o t h e p o s i t i o n o f t h i s v a c a n c y . T h e n w e c a n s a y t h e v a c a n c y m o v e d t o t h a t a t o m i c p o s i t i o n .

T h e r e ' s a l s o i n t e r s t i t i a l s , o r a t o m s w h e r e t h e y s h o u l d n ' t q u i t e b e . A n d t h i s l e a v e s b e h i n d a w h o l e b u n c h o f d a m a g e t h a t w e q u a n t i f y u s i n g a m e a s u r e c a l l e d D P A , o r d i s p l a c e m e n t s p e r a t o m . I t ' s a s i m p l e m e a s u r e o f h o w m a n y t i m e s h a s e v e r y a t o m l e f t . I t ' s a l o t o f s i g h t . T h a t ' s i t , t h o u g h . I t ' s n o t a c t u a l l y a u n i t o f d a m a g e , a n d I ' l l b e g i v i n g a t a l k a t M R S , t h e m a t e r i a l s r e s e a r c h c o n f e r e n c e t o m o r r o w , r a i l i n g a g a i n s t t h i s D P A u n i t b e c a u s e I ' m g o i n g t o e x p l a i n t h i s a l i t t l e b i t r i g h t n o w .

W h a t i s a D P A ? A D P A m e a s u r e s t h e n u m b e r o f t i m e s t h a t e a c h a t o m h a s m o v e d o u t o f i t s o r i g i n a l s i t e , b u t i t h a s n o t h i n g t o d o w i t h h o w m a n y t i m e s i t s t a y s o u t o f i t s o r i g i n a l s i t e b e c a u s e a l o t o f t h o s e a t o m s w i l l g e t k n o c k e d a w a y a n d t h e n j u s t m o v e r i g h t b a c k , b u t t h e D P A p a r t o n l y m e a s u r e i s w h a t w e c a l l t h e b a l l i s t i c s t a g e o f r a d i a t i o n d a m a g e .

L e t ' s s e e i f t h i s w o r k s . I ' v e j u s t r e a l i z e d I c a n j u m p b a c k t o a s l i d e w i t h o u t i n d u c i n g e p i l e p s y . Y e a h . S o w h a t D P A a c t u a l l y m e a s u r e s i s h o w m a n y t i m e s d o e s t h i s p r o c e s s h a p p e n ? H o w m a n y t i m e s d o t h e a t o m s g e t k n o c k e d a r o u n d ? B u t i t s a y s n o t h i n g a b o u t w h e r e t h e y e n d u p , a n d t h a t ' s t h e r e a l l y i n t e r e s t i n g p a r t a b o u t s p e c i f i c a l l y r a d i a t i o n m a t e r i a l s c i e n c e . B e c a u s e l e t ' s s a y o n e o f t h e s e i n t e r s t i t i a l s w e r e t h e n t o c o m b i n e w i t h o n e o f t h e s e v a c a n c i e s . I t ' s l i k e t h e y w e r e n e v e r t h e r e .

E v e n t h o u g h t h e y w e r e d i s p l a c e d , a n d w o u l d b e c o u n t e d a s p a r t o f t h e D P A , o r t h e r a d i a t i o n d a m a g e d o s e , t h e n e t e f f e c t o n t h e c r y s t a l m a t e r i a l i s n o t h i n g . S o l e t ' s s a y w h a t r e a l l y t h e D P A i s . I t ' s a s i m p l e f o r m u l a t h a t I t h i n k y o u g u y s m a y r e c o g n i z e . T h i s l o o k f a m i l i a r f r o m a l l o f n e u t r o n i c s t h a t w e ' v e b e e n d o i n g ? I t ' s y e t a n o t h e r r e a c t i o n r a t e . I t ' s a n e n e r g y d e p e n d e n t f l u x t i m e s a n o t h e r t y p e o f c r o s s - s e c t i o n t h a t w e c a l l t h e d a m a g e d i s p l a c e m e n t c r o s s - s e c t i o n , o r s i g m a D , a n d i t ' s i n t e g r a t e d o v e r y o u r e n t i r e e n e r g y r a n g e , a n d t h a t ' s a l l t h e r e i s t o i t .

S o w i t h w h a t y o u k n o w 2 2 . 0 1 , y o u c a n u n d e r s t a n d t h e b a s i c u n i t o f r a d i a t i o n d a m a g e . A s y o u m i g h t i m a g i n e , w e ' v e h a d f o u r l e c t u r e s o n n e u t r o n i c s , s o i f y o u c a n u n d e r s t a n d a l l t h e r e i s t o k n o w a b o u t D P A a f t e r f o u r s o p h o m o r e l e c t u r e s , i t ' s p r o b a b l y a p r e t t y s i m p l e u n i t . Y o u ' r e r i g h t , i t i s . W h a t g o e s i n t o t h i s d a m a g e d d i s p l a c e m e n t c r o s s - s e c t i o n i s a l s o s o m e t h i n g t h a t m i g h t l o o k a l i t t l e f a m i l i a r i s a c r o s s s e c t i o n t h a t s a y s , w h a t ' s t h e p r o b a b i l i t y o f s o m e p a r t i c l e c o m i n g i n w i t h e n e r g y E a n d i m p a r t i n g k i n e t i c e n e r g y T t o a n o t h e r s t r u c k a t o m ?

T h a t c o m e s r i g h t f r o m - - r e m e m b e r o u r t r e a t m e n t - - I t h i n k I ' v e d r a w n t h i s p r o b a b l y 5 0 t i m e s n o w . O u r h o l l o w c y l i n d e r t r e a t m e n t o f a c h a r g e d p a r t i c l e w i t h c h a r g e l i t t l e z e i n t e r a c t i n g w i t h a p a r t i c l e a b i g Z E a t s o m e i m p a c t p a r a m e t e r B . W e w a n t e d t o k n o w w e l l , f o r a l l p o s s i b l e a p p r o a c h p a t h s , t h e a r e a o f t h i s h o l l o w c i r c l e , o r t h e p r o b a b i l i t y t h a t t h i s p a r t i c u l a r a p p r o a c h p a t h i s t a k e n , i s j u s t t h e a r e a h e r e 2 p i b d b . W i t h s o m e c o n s t a n t s i n f r o n t o f i t , w h i c h a c t u a l l y i s t h a t c r o s s s e c t i o n w h a t ' s t h e p r o b a b i l i t y t h a t o u r p a r t i c l e g o e s i n w i t h e n e r g y E a n d i m p a r t s k i n e t i c e n e r g y T ? I t ' s d i r e c t l y r e l a t e d t o t h a t i m p a c t p a r a m e t e r B .

A n d t h i s i s t h e s a m e t h i n g t h a t y o u ' r e s e e i n g r i g h t h e r e . Y o u t h e n m u l t i p l y b y t h i s l i t t l e f u n c t i o n n u o f T , w h i c h r e p r e s e n t s t h e a m o u n t o f d a m a g e , o r t h e n u m b e r o f d i s p l a c e m e n t s d o n e , f o r e a c h o n e o f t h e s e r e a c t i o n s . A n d t h e r e a r e s i m p l e m o d e l s , t h e r e a r e m o s t l y l i n e a r m o d e l s f o r - - i f a p a r t i c l e c o m e s i n w i t h e n e r g y E , l e a v e s w i t h e n e r g y T , h o w m a n y d i s p l a c e m e n t s h a p p e n ? I t ' s a p r e t t y s i m p l e l i n e a r p i e c e - w i s e m o d e l , a n d t h a t f a i r l y w e l l a p p r o x i m a t e s t h e n u m b e r o f d i s p l a c e m e n t s t h a t h a p p e n , b u t I w a n t t o g e t t h e i d e a o f D P A v e r s u s d a m a g e . T h e y ' r e t w o v e r y d i f f e r e n t t h i n g s , a n d t h e y ' r e o f t e n e q u a t e d .

M u c h l i k e t h e m a t e r i a l p r o p e r t i e s o f s t r e n g t h , d u c t i l i t y , h a r d n e s s , a n d t o u g h n e s s a r e e q u a t e d i n c o l l o q u i a l s p e e c h , b u t t h a t ' s a b s o l u t e l y w r o n g . S o i s t h e i d e a o f D P A a n d r a d i a t i o n d a m a g e . B e c a u s e D P A , a g a i n , j u s t m e a s u r e s t h e n u m b e r o f t i m e s t h a t a n a t o m i s d i s p l a c e d . D a m a g e i s s o m e m e a s u r e o f t h e n u m b e r o f m e s s e d u p a t o m s a t t h e e n d o f t h e g a m e , a n d t h e y o p e r a t e i n v e r y d i f f e r e n t t i m e s c a l e s .

I t t a k e s f e m t o s e c o n d s t o p i c o s e c o n d s f o r a d a m a g e c a s c a d e t o h a p p e n . S o t h e D P A i s a l l o v e r i n l e s s t h a n a p i c o s e c o n d , b u t i t c a n t a k e y e a r s f o r a l l t h e s e d i f f e r e n t d e f e c t s t o d i f f u s e , t o c l u s t e r u p , a n d t o f o r m t h e s e s u p e r s t r u c t u r e s , a n d a c t u a l l y e n d u p c a u s i n g t h e d a m a g e t h a t c a n l e a d t o m a t e r i a l p r o p e r t y d e g r a d a t i o n . S o w h a t s o r t o f f a c t o r s w o u l d a f f e c t t h e s p e e d a t w h i c h t h e s e d i f f e r e n t d e f e c t s e n d u p f i n d i n g e a c h o t h e r ?

W h a t c o u l d y o u v a r y a b o u t a m a t e r i a l o r i t s e n v i r o n m e n t t o c h a n g e t h e s p e e d o f t h e s e a t o m i c d i f f u s i o n j u m p s ?

A U D I E N C E : T e m p e r a t u r e .

M I C H A E L S H O R T : I n d e e d . T e m p e r a t u r e . R e a d i n g o f f m y l i s t - - w e l l , t h e w h o l e l i s t j u m p e d u p . O K . Y o u g o t t h e f i r s t o n e . W h a t w e r e y o u g o i n g t o s a y ?

A U D I E N C E : I w a s g o i n g t o s a y t e m p e r a t u r e a l s o .

M I C H A E L S H O R T : O K . Y e a h , a b s o l u t e l y . T e m p e r a t u r e d e t e r m i n e s d i f f u s i v i t i e s . I t a l s o c a n c h a n g e p h a s e s o r c r y s t a l a r r a n g e m e n t s , l i k e f o r t h e c a s e o f a n y t h i n g i r o n - b a s e d . T h e d o s e r a t e , t h e r a t e a t w h i c h t h o s e n e u t r o n s c o m e i n c a n c h a n g e t h e r a t e a t w h i c h t h e d e f e c t s c l u s t e r u p . C h e m i s t r y , i f y o u h a v e s o l u t e a t o m s , w h i c h I ' v e d r a w n h e r e . Y o u m a y h a v e l e t ' s s a y c h r o m i u m a t o m s a n d i r o n , a n d t h e c h r o m i u m a t o m s a r e a l i t t l e b i t b i g g e r .

D e f e c t s m a y b e a t t r a c t e d t o o r r e p e l l e d t o t h o s e e x t r a s o l u t e a t o m s , c h a n g i n g t h e w a y t h a t t h e y i n t e r a c t w i t h e a c h o t h e r . A n d t h e n m i c r o s t r u c t u r e . T h i n g s t h a t a r e b i g g e r t h a n o n t h e o r d e r o f a t o m s . G r a i n b o u n d a r i e s , d i s l o c a t i o n s , a l l o f t h o s e d e f e c t s t h a t w e t a l k e d a b o u t l a s t t i m e , j u s t t o r e f r e s h y o u r m e m o r y o f w h a t t h o s e a r e .

W e h a v e b e e n t a l k i n g a b o u t z e r o d i m e n s i o n a l d e f e c t s l i k e v a c a n c i e s . W e s p e n t a w h i l e o n d i s l o c a t i o n s , t h e s e o n e d i m e n s i o n a l d e f e c t s t h a t o t h e r d e f e c t s c a n b e a t t r a c t e d t o . W e s a w a n e x a m p l e o f a t w o d i m e n s i o n a l d e f e c t , k n o w n a s a g r a i n b o u n d a r y , w h e r e y o u c a n s e e t h i s l i n e b e t w e e n d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s o f a t o m s . A n d t h e r e c a n b e t h r e e d i m e n s i o n a l d e f e c t s . L i k e i n c l u s i o n s o f s o m e s e p a r a t e f a c e s i t t i n g i n t h e m a t e r i a l . L i k e t h e m a n g a n e s e s u l f i d e w e f o u n d i n t h e A l c a t o r f u s i o n r e a c t o r s p o w e r r o t o r .

A n d a l l o f t h e p r e s e n c e a n d d e n s i t y o f a l l t h o s e d i f f e r e n t d e f e c t s c a n b e q u i t e s t r o n g l y i n f l u e n c e d . L e t m e s t a r t t h a t s e n t e n c e o v e r . T h e m o v e m e n t i n c l u s t e r i n g o f t h o s e d e f e c t s c a n b e q u i t e s t r o n g l y i n f l u e n c e d b y t h e p r e s e n c e o f a l l t h o s e o t h e r d e f e c t s . S o a g a i n , t h e D P A

a c t u a l l y t e l l s u s t h i s p a r t o f r a d i a t i o n d a m a g e , a n d t h a t ' s w h a t w e t e n d t o s i m u l a t e w i t h t h e s e b a l l i s t i c b i n a r y c o l l i s i o n a p p r o x i m a t i o n s i m u l a t i o n s , w h e r e w e j u s t s a y l i k e b i l l i a r d b a l l s , h o w m a n y a t o m s k n o c k i n t o e a c h o t h e r ? W h a t i t d o e s n ' t t e l l u s i s e v e r y t h i n g e l s e , a n d i t ' s t h e s t u f f t h a t h a p p e n s h e r e t h a t c a n t e l l u s w i l l o u r m a t e r i a l s f a i l i n n u c l e a r r e a c t o r s ?

A n d t h e r e ' s e v i d e n c e f o r t h i s . I ' m n o t j u s t r a n t i n g a g a i n s t i t , n o I a m , b u t I ' m d o i n g s o w i t h e v i d e n c e , s o i t ' s j u s t i f i e d . S o h e r e ' s a n i c e e x p e r i m e n t I l i k e t o s h o w i n e v e r y t a l k f o r t h i s c a s e . T h e s e f o l k s t o o k p u r e n i c k e l a n d p u t i t i n t h e s a m e r e a c t o r , a t t h e s a m e t e m p e r a t u r e , a n d g o t t h e s a m e a m o u n t o f s w e l l i n g . A l l t h e c o n d i t i o n s w e r e t h e s a m e . S a m e t e m p e r a t u r e , s a m e m a t e r i a l s , s a m e m i c r o s t r u c t u r e , s a m e r e a c t o r , s a m e n e u t r o n e n e r g i e s . J u s t a d i f f e r e n t d o s e r a t e .

A 3 0 % d i f f e r e n c e i n t h e r a t e a t w h i c h n e u t r o n s a r r i v e d a t t h e n i c k e l , a n d t h e y g e t t h e s a m e r e s u l t i n v o i d s w e l l i n g , o n e o f t h o s e b a d t h i n g s t h a t h a p p e n s , a t t w o a n d a h a l f t i m e s t h e D P A , w h i c h t e l l s u s t h a t t h e r e ' s a v e r y s t r o n g d o s e r a t e e f f e c t f o r m a t e r i a l d a m a g e . S o i f y o u w a n t t o a n s w e r t h e q u e s t i o n , w e l l , h o w m u c h d o s e d o e s i t t a k e t o r e a c h 3 % s w e l l i n g i n n i c k e l ? C a n ' t a n s w e r t h a t q u e s t i o n , y o u d o n ' t h a v e e n o u g h i n f o r m a t i o n .

E v e n i f y o u s a y , h o w m u c h d o s e d o e s i t t a k e w i t h o n e o f t h e n e u t r o n s a t 6 0 0 C e l s i u s i n t h i s o n e r e a c t o r ? Y o u c a n ' t a n s w e r t h a t q u e s t i o n . K i n d o f t r i c k y . A n d a l o t o f t h e r e s t o f n u c l e a r m a t e r i a l s d a t a l o o k s s o m e t h i n g l i k e t h i s . N o w , I d o n ' t w a n t y o u t o w o r r y a b o u t w h a t t h e a x e s s a y . T h e y ' r e n o t r e a d a b l e b e c a u s e t h e y ' r e n o t i m p o r t a n t . W h a t I d o w a n t y o u t o k n o w i s w h a t ' s t h e q u a l i t y o f t h i s d a t a s e t y o u s e e ?

W o u l d y o u b e b o l d e n o u g h t o d r a w a t r e n d l i n e t h r o u g h a s i n g l e d a t a p o i n t ? N o . W h a t a b o u t t h r e e w h e r e i t d o e s n ' t a c t u a l l y m a t c h u p w i t h o n e o f t h e m ? O r i s t h e r e a n y r e a s o n w h y y o u t h i n k t h e y m a d e t h i s p a r a b o l i c i n s t e a d o f a l i n e a r l i n e ? I c a n d r a w a l i n e t h a t w o u l d f i t b e t w e e n t h e e r r o r b a r s o f t h e s e t w o r i g h t h e r e . S o t h e t r i c k i s d o i n g t h e s e e x p e r i m e n t s i s e x t r e m e l y d i f f i c u l t a n d e x p e n s i v e .

S o j u s t t h r o w i n g s o m e t h i n g n e a r t h e M I T r e a c t o r f o r a m o n t h , b e c a u s e w e d i d t h i s , w e t o o k a f e w h u n d r e d m i l l i g r a m s o f c o p p e r , a l u m i n u m , a n d n i c k e l , t h r e w i t i n n e a r c o r e p o s i t i o n o f t h e M I T r e a c t o r , a n d t h a t c o s t $ 4 0 , 0 0 0 , a n d t h a t d i d a b o u t 0 . 0 0 2 D P A , o r a b o u t t h e d o s e t h a t y o u ' d r e c e i v e i n a n o r m a l p o w e r r e a c t o r i n o n e d a y . I f y o u w a n t t o a c t u a l l y s a y h o w l o n g w i l l i t t a k e t o g e t m a t e r i a l s t o t h e e n d o f t h e i r u s e f u l l i f e , t h i s t e n d s t o b e a n y w h e r e f r o m 1 0 D P A i n l i g h t w a t e r r e a c t o r s , t o h u n d r e d s o f D P A i n p r o p o s e d f a s t r e a c t o r s t o 5 0 0 D P A f o r

T e r r a P o w e r ' s t r a v e l i n g w a v e r e a c t o r .

N o w , I d o n ' t p a r t i c u l a r l y h a v e - - l e t ' s s e e w h a t ' s 5 0 0 d i v i d e d b y 0 . 0 0 - - I d o n ' t h a v e 1 0 , 0 0 0 y e a r s t o w a i t f o r t h e f i n a l a n s w e r . T h e b e s t w e c a n d o r i g h t n o w i s t o s t i c k t h e m i n a r e a c t o r c a l l e d B O R - 6 0 i n R u s s i a . I ' v e a c t u a l l y b e e n t h e r e . I t ' s i n t h e v e r y W e s t e r n e d g e o f S i b e r i a - - I d o n ' t k n o w i f y o u c o u l d c a l l i t t h a t - - i n a c i t y c a l l e d D i m i t r o v g r a d . T h e y h a v e a s o d i u m c o o l e d f a s t r e a c t o r .

F o r t h o s e o f y o u w h o a r e w o n d e r i n g w h e n o u r a d v a n c e d r e a c t o r i s g o i n g t o b e b u i l t , t h e y a r e b u i l t . J u s t n o t i n t h i s c o u n t r y , n o t v e r y m u c h . B u t R u s s i a ' s g o t a f l e e t o f s o d i u m c o o l e d f a s t r e a c t o r s t h a t c a n g e t y o u 2 5 D P A p e r y e a r . A n d i f y o u r r e a c t o r i s g o i n g t o g o t o 5 0 0 D P A , y o u h a v e t o k n o w w h e t h e r o r n o t y o u r m a t e r i a l s w i l l s u r v i v e , y o u h a v e t o w a i t 2 0 y e a r s f o r t h e a n s w e r .

S o w h a t i n v e s t o r i s g o i n g t o b e l i k e , a l l r i g h t , h e r e ' s $ 1 0 b i l l i o n , b u t I c a n w a i t 2 0 y e a r s f o r a r e t u r n o n i n v e s t m e n t . N o . I c a n w a i t 2 0 y e a r s t o s t a r t b u i l d i n g t h e r e a c t o r , w h i c h m e a n s 4 0 y e a r s f o r a r e t u r n o n i n v e s t m e n t . C h a n c e s a r e , i f s o m e o n e ' s g o t $ 1 0 b i l l i o n t o g i v e , t h e y ' r e g o i n g t o b e d e a d b y t h e t i m e t h e y g e t a r e t u r n . S o t h i s i s a n o w i n p r o p o s i t i o n .

S o w h a t w e r e a l l y n e e d t o k n o w i s w h a t i s t h e f u l l p o p u l a t i o n o f e v e r y s i n g l e t y p e o f d e f e c t i n a n i r r a d i a t e d m a t e r i a l ? T h a t ' s w h a t I m e a n b y d a m a g e . D i d I s h o w y o u g u y s t h i s m o v i e y e t ? T h e o r a n g e o n e ? W e ' v e t a l k e d a b o u t v a c a n c i e s i n a n a b s t r a c t s e n s e , b u t t h i s i s a m o v i e o f o n e o f t h e m a c t u a l l y m o v i n g a b o u t o n t h e s u r f a c e o f g e r m a n i u m . S o t h i s i s a s c a n n i n g t u n n e l i n g m i c r o s c o p e i m a g e - - I t h i n k t h a t ' s w h a t i t s t a n d s f o r - - a n d t h e s e a r e a t o m s o n t h e s u r f a c e o f g e r m a n i u m .

A n d t h a t r i g h t t h e r e , t h a t d a r k e r o r a n g e t h i n g m o v i n g a b o u t i s v a c a n c y d i f f u s i o n . I t ' s a c t u a l l y h a p p e n i n g . Y o u c a n s e e i t i n r e a l t i m e .

A U D I E N C E : I s t h i s r e a l t i m e t h e n ?

M I C H A E L S H O R T : P r e t t y m u c h , y e a h . S o I t h i n k t h i s w a s - - y e a h - - 3 0 f r a m e s a s e c o n d , o r s o . A n y w a y , I d o n ' t r e m e m b e r e x a c t l y , b u t I ' d s a y t h a t ' s w h y I a l w a y s r e f e r e n c e e v e r y t h i n g i n t h e p r e s e n t a t i o n s . I e n c o u r a g e y o u g u y s t o l o o k i t u p . A n d t h e n t h e o n l y r e a s o n t h e s e s l i d e s a r e n ' t u p y e t i s b e c a u s e t h e y ' r e 3 0 0 m e g a b y t e s , a n d I d i d n ' t h a v e t h e b a n d w i d t h t o u p l o a d t h a t f r o m m y h o u s e . N o w t h a t I ' m o n c a m p u s , I c a n g e t a 3 0 0 m e g p r e s e n t a t i o n u p t h e r e b e c a u s e i t ' s f u l l o f m o v i e s .

W h a t s o r t o f t h i n g s c o u l d h a p p e n t o t h e s e d e f e c t s ? S o r a d i a t i o n p r o d u c e s a l l t h e s e c r a z y d e f e c t s , t h e n t h e D P A d e s c r i p t i o n i s o v e r . W h a t c o u l d h a p p e n n e x t ?

[ I N T E R P O S I N G V O I C E S ]

M I C H A E L S H O R T : S o r r y , J a r e d , a n d t h e n - - y e a h .

A U D I E N C E : M a t e r i a l c o u l d c r a c k .

M I C H A E L S H O R T : M a t e r i a l c o u l d c r a c k . T h a t w o u l d b e t h e w o r s t c a s e s c e n a r i o , b u t t h a t i s i n d e e d w h a t h a p p e n s i n t h e e n d , a n d I ' l l s h o w y o u s o m e p i c t u r e s o f t h a t a c t u a l l y h a p p e n e d . Y e a h ?

A U D I E N C E : Y o u m e n t i o n e d t h a t d i s p l a c e d a t o m s c a n f i n d t h e i r w a y b a c k ?

M I C H A E L S H O R T : Y e p . S o t h e y c o u l d r e c o m b i n e w i t h d i f f e r e n t t y p e s o f d e f e c t s a n d a n n i h i l a t e e a c h o t h e r . I f y o u h a v e a v a c a n c y a n d a n i n t e r s t i t i a l n e a r b y , t h e i n t e r s t i t i a l c a n p l u g t h e h o l e o f t h e v a c a n c y a n d y o u r l e f t w i t h a n o t h e r p e r f e c t c r y s t a l . B u t n o w w h a t h a p p e n s i f t w o v a c a n c i e s f i n d e a c h o t h e r ? T h e n y o u ' v e g o t t h e m a k i n g s o f a v o i d , o r w e t h e n c a l l i t a s m a l l v a c a n c y c l u s t e r o f t w o v a c a n c i e s , b u t i t ' s a c t u a l l y m o r e s t a b l e f o r t h e s e v a c a n c i e s o r i n t e r s t i t i a l s t o f i n d e a c h o t h e r a n d m a k e t h e s e l a r g e r d e f e c t s t h a n i t i s f o r t h e m t o s i t a l o n e i n t h e c r y s t a l s t r u c t u r e .

S o t h e r e i s a t h e r m o d y n a m i c d r i v i n g f o r c e b r i n g i n g t h e m t o g e t h e r , a n d t h e n a s t h o s e d e f e c t s b u i l d u p , t h e n w h a t J a r e d s a i d c o u l d h a p p e n . Y o u c o u l d c r a c k t h e m a t e r i a l b e c a u s e i t c o u l d g e t w e a k e r , l e s s d u c t i l e , l e s s t o u g h . W e a k e r i s t h e o p p o s i t e o f s t r o n g , a n d w h a t ' s t h e o t h e r o n e ? T o u g h n e s s - - o h , a n d h a r d e r , a c t u a l l y . S o t h e o r i g i n s a v o i d s w e l l i n g I ' l l s t a r t w i t h t h e h u m b l e v a c a n c y .

A v o i d i s n o t h i n g b u t a b u n c h o f v a c a n c i e s o r a p o c k e t o f v a c u u m o r g a s i n a m a t e r i a l , a n d i t a l l h a s t o s t a r t w i t h t h e s e s i n g l e v a c a n c i e s . A s t h e y c l u s t e r t o g e t h e r , t h e y r e a c h e d t h i s t h r e s h o l d i n t e r m s o f f r e e e n e r g y w h e r e p u t t i n g a f e w o f t h e m t o g e t h e r i s n o t q u i t e e n e r g e t i c a l l y f a v o r a b l e , b u t i t ' s n o t s o u n f a v o r a b l e t h a t i t n e v e r h a p p e n s .

S o o n c e i n a w h i l e , y o u ' l l g e t a f e w v a c a n c i e s t o c o m e t o g e t h e r , a n d t h a t c l u s t e r w i l l s u r v i v e f o r a l i t t l e w h i l e . A l l t h e w h i l e , y o u ' r e m a k i n g m o r e a n d m o r e v a c a n c i e s n e a r b y , a n d i f i t g e t s t o a c e r t a i n s i z e , t h a t f r e e e n e r g y g o e s n e g a t i v e . A n d w h e n t h e f r e e e n e r g y g o e s n e g a t i v e , i t b e c o m e s s t a b l e o n i t s o w n , a n d t h e n t h a t v o i d w i l l s i m p l y c o n t i n u e t o g r o w , a n d g r o w , a n d g r o w .

A n d s o t h e r e ' s t h i s p r o c e s s o f a b s o r p t i o n a n d e m i s s i o n o f d e f e c t s b y l a r g e r o r s m a l l e r v o i d , s o i f y o u h a v e a w h o l e b u n c h o f v o i d s n e a r e a c h o t h e r , s o m e o f t h e m c a n b e e m i t t i n g v a c a n c i e s , w h i c h c a n b e c a p t u r e d b y t h e o t h e r o n e s , a n d t h i s i s p a r t o f w h y t h e y d o n ' t a l l j u s t d i s a p p e a r a t o n c e . T h e y h a v e f i n i t e l i f e t i m e s , l o n g e n o u g h t h a t y o u c a n b u i l d t h e m u p t o t h e s i z e w h e r e t h e y b e c o m e s t a b l e . T h e n t h i s f r e e e n e r g y e v e n t u a l l y c u r v e s d o w n , b e c o m e s n e g a t i v e , a n d t h e n t h e y j u s t s t i c k a r o u n d , a n d w e ' v e a c t u a l l y s e e n t h e s e c l u s t e r s o r v o i d s d i f f u s i n g , s o i t ' s n o t l i k e v a c a n c i e s a l o n e a r e t h e o n l y t h i n g t h a t m o v e s .

W e ' v e a c t u a l l y s e e n c l u s t e r s o f d e f e c t s d i f f u s i n g , m o s t l y i n o n e d i m e n s i o n , b u t w h a t y o u ' r e s e e i n g h e r e i s a T E M , o r t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p e i m a g e , o f o n e d i m e n s i o n a l d i f f u s i o n o f a v a c a n c y c l u s t e r . T h a t l i t t l e b l a c k b l o b r i g h t t h e r e i s a p o c k e t o f v a c u u m t h a t ' s m o v i n g b a c k a n d f o r t h . A n d i f i t h a p p e n s t o f i n d a n o t h e r p o c k e t o f v a c u u m , i t c o u l d t h e n c o m b i n e t o a b i g g e r p o c k e t , b e c o m i n g a b i g g e r a n d b i g g e r v o i d .

T h e o t h e r p r o b l e m t o o i s t h a t m o s t m a t e r i a l s g e n e r a t e h e l i u m w h e n y o u i r r a d i a t e t h e m w i t h n e u t r o n s . D i d w e g o o v e r t h e w h a t ' s c a l l e d t h e N a l p h a c r o s s - s e c t i o n ? D o e s t h a t s o u n d f a m i l i a r t o a n y o n e ? A l l r i g h t , I ' m g o i n g t o p u l l u p J a n i c e l i k e I d o p r e t t y m u c h e v e r y c l a s s . L e t m e s h o w y o u w h a t ' s g o i n g o n . B u t t h i s i s a n i m p o r t a n t o n e t o n o t e .

B e c a u s e a p o c k e t a v a c u u m i s n o t t h a t s t a b l e , b u t i f y o u g e t a l i t t l e b i t o f g a s t o s t a b i l i z e t h a t p o c k e t o f v a c u u m , t h e n t h a t p r e s s u r e d i f f e r e n t i a l g o e s d o w n a n d t h a t v o i d b e c o m e s a b u b b l e , a n d t h a t b u b b l e i s m o r e s t a b l e . G o o d . B e c a u s e o n t h e l a s t i s o t o p e , w h e r e I w a s s h o w i n g s o m e o n e [ I N A U D I B L E ] a l p h a c r o s s - s e c t i o n . H o w c o n v e n i e n t .

S o a m o n g t h e m i l l i o n s o f c r o s s s e c t i o n s t h a t w e ' v e g o n e t h r o u g h , t h e r e i s t h i s o n e r i g h t h e r e c a l l e d Z a l p h a . S o w h a t - - Y e a h ?

A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]

M I C H A E L S H O R T : G o t t o c l o n e t h e s c r e e n . T h a t ' s r i g h t . T h a n k s . T h e r e w e g o . S o t h e r e ' s t h i s o n e h e r e c a l l e d Z a l p h a , w h i c h m e a n s n e u t r o n c o m e s i n , a l p h a p a r t i c l e g o e s o u t , a l p h a p a r t i c l e i s j u s t a n i o n i z e d h e l i u m i o n , w h i c h v e r y q u i c k l y p u l l s i n t w o e l e c t r o n s f r o m a n y w h e r e e l s e i n t h e m e t a l a n d b e c o m e s h e l i u m g a s .

A n d t h i s c r o s s - s e c t i o n i s n o t z e r o , e s p e c i a l l y a t h i g h e r e n e r g y s t a r t i n g a r o u n d 2 M e V , t h e r e i s a s m a l l , b u t n o n - n e g l i g i b l e c h a n c e t h a t a n e u t r o n w i l l g o i n , a n d a h e l i u m a t o m c o m e s o u t . A n d t h o s e h e l i u m a t o m s h a v e n o w h e r e t o g o , t h e y f i n d t h e e a s i e s t p l a c e t o s i t , t h a t h a p p e n s t o b e

p o c k e t s o f v a c u u m . V o i d s .

A n d w h a t t h a t a c t u a l l y d o e s i s s t a b i l i z e s t h o s e v o i d s s o t h e c u r v e I s h o w e d y o u b a c k h e r e . T h i s i s t h e c a s e o f f r e e e n e r g y f o r a v a c u u m p o c k e t o f v o i d , a n d t h a t f r e e e n e r g y g e t s l o w e r a n d l o w e r a s y o u s t a r t t o f i l l t h a t v o i d w i t h g a s . S o a s t h e v o i d s f i l l w i t h g a s , t h e y b e c o m e m o r e a n d m o r e s t a b l e , a n d a l o t o f m a t e r i a l s g e n e r a t e t h e i r o w n g a s . S o t h a t ' s t h a t , a n d t h e y e n d u p f o r m i n g t h e s e b u b b l e s .

Y o u g u y s r e m e m b e r , l a s t t i m e I s h o w e d y o u a b u n c h o f v o i d s . T h e y l o o k l i k e d i a m o n d s a l l a l i g n e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n . W h a t d o y o u s e e d i f f e r e n t h e r e ? T h e y ' r e n o t q u i t e c i r c l e s , r i g h t ? B u t t h e y ' r e k i n d o f r o u n d e d g e s q u a r e s . T h e y a r e a l s o a l l p o i n t i n g i n t h e s a m e d i r e c t i o n . I f y o u l o o k c a r e f u l l y a t t h i s o n e , t h i s o n e , t h e o n e a b o v e i t . A n d t h e b i g o n e o v e r t h e r e . I t ' s h a r d e r t o s e e f o r t h e s m a l l o n e s , b u t f o r t h e s e t h r e e b i g o n e s , y o u c a n s e e t h a t t h e y ' r e a l l r o t a t e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n , g i v i n g a w a y t h e c r y s t a l o r i e n t a t i o n o f t h e m a t e r i a l .

B u t t h e r e a s o n t h a t t h e y ' r e s t a r t i n g t o s w e l l u p f r o m d i a m o n d s i n t o b u b b l e s , i s t h e y ' r e f u l l o f g a s a n d t h e y s t a b i l i z e t h e v o i d s . Y o u c a n a l s o g e t d i s l o c a t i o n b u i l d u p . N o r m a l l y , y o u w o u l d h a v e t o d e f o r m a m a t e r i a l t o c r e a t e a n d m o v e d i s l o c a t i o n s , b u t w h e n y o u a p p l y r a d i a t i o n , y o u c a n j u s t c r e a t e d i s l o c a t i o n s . I m e a n l o o k a t t h a t . T h i s i s k i n d o f c o o l . Y o u ' v e g o t a d i s l o c a t i o n s o u r c e r i g h t h e r e . E v e r y o n e o f t h o s e l i n e s y o u s e e i s a d i s l o c a t i o n , a n d y o u c a n s e e i t ' s s p i r a l i n g o u t a n d e j e c t i n g d i s l o c a t i o n s f r o m t h i s o n e l i t t l e s p o t .

A n y c o m b i n a t i o n o f s m a l l c l u s t e r s c a n c o l l a p s e i n t o d i s l o c a t i o n s o r t h e s t r e s s i n d u c e d f r o m i r r a d i a t i n g t h i n g s c a n c a u s e m o r e s t r e s s t h a t c a n m o v e m o r e d i s l o c a t i o n s . Y o u c r e a t e w h a t ' s c a l l e d t h i s n e t w o r k f o r e s t o f d i s l o c a t i o n s t h a t m a k e s t h i n g s a l o t h a r d e r t o d e f o r m . S o l e t ' s s e e , I w a n t t o s h o w a c o u p l e m o r e v i d e o s o f t h i s b e c a u s e i t ' s v e r y c l e a r i n s o m e o f t h e s e .

Y o u c a n a c t u a l l y s e e a l o n g t h e s e l i n e s r i g h t h e r e a f e w d i f f e r e n t o r i e n t a t i o n s o f d i s l o c a t i o n s , a n d i f y o u w a t c h u p h e r e , y o u c a n s e e s o m e d i s l o c a t i o n s m o v i n g , a n d t h e n t h e r e ' s a s o u r c e t h a t e m i t s m o r e r i g h t t h e r e , a n d s o a l l t h e t i m e , y o u ' r e c r e a t i n g d i s l o c a t i o n s t h a t a r e b e i n g e m i t t e d f r o m d i f f e r e n t p l a c e s a n d c o l l i d i n g w i t h e a c h o t h e r . T h e t r i c k t h a t w e d i d n ' t t a l k a b o u t y e t , i s w h e n d i s l o c a t i o n s f r o m d i f f e r e n t d i r e c t i o n s c o l l i d e , t h e y g e t s t u c k . A n d w h e n t h e y g e t s t u c k , t h e y c a n ' t m o v e . A n d w h e n t h e y c a n ' t m o v e , y o u s h i f t t h e b a l a n c e f r o m s l i p t o f r a c t u r e , w h i c h m e a n s , l i k e J a r e d s a i d , i t ' s e a s i e r t o j u s t b r e a k s o m e t h i n g , r a t h e r t h a n p l a s t i c a l l y d e f o r m i t .

A n d t h e e f f e c t s o f t h i s a r e t h i n g s l i k e s t i f f e n i n g . A n i n c r e a s e i n t h e Y o u n g ' s M o d u l u s . B e c a u s e

i f y o u r e m o v e s o m e o f t h e c o m p l i a n c e f r o m t h e m a t e r i a l o r m a k e i t s t i f f e r b y i n j e c t i n g a l l s o r t s o f d i f f e r e n t d e f e c t s , i t t a k e s m o r e s t r e s s t o i m p a r t t h e s a m e s t r a i n . T h a t m i g h t n o t b e a b a d t h i n g o n i t s o w n . Y o u r m a t e r i a l s g e t s t r o n g e r , t h a t s o u n d s l i k e a g o o d t h i n g , r i g h t ? N o t a l w a y s b e c a u s e i t d o e s n ' t j u s t c o m e a s s t i f f e n i n g . B u t n o w f r o m a n a t o m i c p o i n t o f v i e w , w h y d o e s t h i s s t i f f e n i n g h a p p e n ? A n y b o d y h a v e a n i d e a ?

I ' m g o i n g t o j u m p b a c k t o t h e s t r e s s s t r a i n c u r v e . S o t h e s t r e s s , o r t h e y i e l d s t r e s s o f a m a t e r i a l , i s u s u a l l y d e f i n e d a s t h i s p o i n t r i g h t h e r e . W h e n y o u g o f r o m e l a s t i c r e v e r s i b l e d e f o r m a t i o n t o i r r e v e r s i b l e p l a s t i c d e f o r m a t i o n . I f s o m e t h i n g g e t s s t r o n g e r , i t m e a n s t h a t t h i s y i e l d s t r e s s g o e s u p . A n d i f s o m e t h i n g g e t s s t i f f e r , i t m e a n s t h e s l o p e g o e s u p . T h e s e t w o t e n d t o h a p p e n a t t h e s a m e t i m e . S o i f s o m e t h i n g i s s t i f f e r a n d s t r o n g e r , t h e n t h e s t r e s s s t r a i n c u r v e w o u l d b e d r a w n m o r e l i k e t h a t .

A n d w h a t a c t u a l l y p h y s i c a l l y h a p p e n s a t t h i s p o i n t ? T h i s i s w h e n d i s l o c a t i o n s s t a r t t o m o v e . D i s l o c a t i o n m o v e m e n t i s i r r e v e r s i b l e . Y o u c a n ' t j u s t s n a p i t b a c k w h e n y o u r e l i e v e t h e s t r e s s . A n d b y m a k i n g s o m e t h i n g s t r o n g e r a n d s t i f f e r , y o u m a k e i t m o r e d i f f i c u l t f o r t h o s e d i s l o c a t i o n s t o s t a r t m o v i n g . A n d y o u c a n d o t h a t b y t h r o w i n g a n y d e f e c t i n t h e i r w a y . A n d s i n c e r a d i a t i o n c r e a t e s p r e t t y m u c h a n y a n d a l l d e f e c t s , i t ' s a g r e a t w a y t o s t i f f e n a n d s t r e n g t h e n t h e m a t e r i a l .

S o o n e o f t h e r e a s o n s t h i n g s g e t s t i f f e r a n d s t r o n g e r i s , r e m e m b e r b e f o r e w e s h o w e d y o u t h a t v i d e o o f d i s l o c a t i o n s l i d i n g t h r o u g h m a t e r i a l ? F o l k s d o n ' t r e m e m b e r . I ' l l b r i n g i t u p r i g h t n o w . I d i d n ' t s e e a l o t o f s h a k i n g h e a d s . T h i s o n e , r i g h t ? T h i s o n e r i g h t h e r e . S o r e m e m b e r , b e f o r e , w e s h o w e d y o u t h e w a y t h a t d i s l o c a t i o n s m o v e . S o t h e w a y s t h a t m a t e r i a l s c a n d e f o r m w i t h o u t b r e a k i n g .

I f y o u t h r o w a n y t h i n g i n i t s w a y , y o u ' r e g o i n g t o m a k e t h i s p r o c e s s a l o t m o r e d i f f i c u l t . A n d a l l r a d i a t i o n d a m a g e d o e s i s t h r o w t h i n g s i n t h e w a y . S o i f y o u t h r o w a b s o l u t e l y a n y t h i n g i n t h e w a y f r o m s o l u t e a t o m s t o i n t e r s t i t i a l s t o v a c a n c i e s , a l l o f a s u d d e n , i t ' s h a r d e r f o r t h a t d i s l o c a t i o n t o m o v e b e c a u s e s o m e o f t h o s e b o n d s a r e s t r e t c h e d o u t , o r t h e r e ' s a f e w e x t r a a t o m s i n t h e w a y . A n d y o u c a n t h e n s t a r t t o c r e a t e w h a t ' s c a l l e d l i t t l e p i n s e c t i o n s c a l l e d j o g s .

L e t ' s s a y a l i t t l e v a c a n c y m o v e s o v e r t o t h i s d i s l o c a t i o n , m e a n i n g t h a t i t g o e s u p b y o n e a t o m i c p o s i t i o n . T h e n y o u ' v e g o t p i e c e s o f t h i s d i s l o c a t i o n t h a t a r e n o t i n t h i s p r e f e r e n t i a l s l i p p l a n e , a n d t h e y g e t s t u c k . S o a l l o f a s u d d e n y o u g o f r o m a c o m p l e t e l y g l i d i n g - - o r w h a t w e c a l l g l i s s i l e d i s l o c a t i o n - - t o o n e t h a t ' s s t u c k , o r s e s s i n e , t h o s e a r e t h e a c t u a l m a t e r i a l s c i e n c e w o r d s t h a t w e u s e .

A n d w h a t i t e n d s u p l e a d i n g t o i s a s t r o n g l o s s i n d u c t i l i t y . A t t h e s a m e t i m e a s t h i n g s g e t s t r o n g e r a n d s t i f f e r , t h e y t e n d t o g e t m u c h l e s s d u c t i l e . S o w h a t y o u ' r e l o o k i n g a t h e r e a r e f u e l s h r o u d s . T h e s e a r e f u e l b o x e s t h a t s u r r o u n d t h e f u e l p i n s i n a R u s s i a n s o d i u m f a s t r e a c t o r , a n d u s u a l l y w h a t y o u d o i s y o u w o u l d g r a b o n t o t h i s p i e c e r i g h t h e r e a n d l i f t u p t o r e m o v e t h i s f u e l f r o m t h e r e a c t o r d u r i n g r e f u e l i n g .

W h a t h a p p e n e d h e r e i s t h e y g r a b t h a t , t h e y s t a r t e d t o p u l l , a n d t h e y h e a r d a l i t t l e c l i n k , a n d u p c a m e h a l f t h e f u e l b o x , a n d t h e f u e l s t a y e d d o w n i n t h e r e a c t o r w i t h n o w a y t o p u l l i t o u t . S o t h i s i s t h e r e a s o n w h y r a d i a t i o n d a m a g e i s s u c h a n i m p o r t a n t f i e l d o f s t u d y i s y o u m i g h t n o t k n o w a n y t h i n g h a s h a p p e n e d u n t i l y o u s h u t t h e r e a c t o r d o w n a n d g o t o t a k e o u t t h e f u e l a n d r e a l i z e t h a t y o u c a n ' t b e c a u s e e v e r y t h i n g i s a s b r i t t l e a s g l a s s .

T h i s i s a c t u a l l y a t a l k I s a w y e s t e r d a y . W e h a d a s u m m e r v i s i t o r i n o u r l a b f r o m K a z a k h s t a n . A n d m o s t o f t h e i r r a d i o a c t i v e m a t e r i a l s c a m e f r o m t h i s r e a c t o r t h a t s h u t d o w n i n 1 9 9 9 o n o n e s i d e o f K a z a k h s t a n , a n d t h e y w a n t e d t o t r a n s p o r t t h o s e m a t e r i a l s t o t h e o t h e r s i d e .

S o t h e y h i r e d t h e c h e a p e s t t r u c k d r i v e r s t o g o o n t h e b u m p y r o a d s . A n d t h e s c i e n t i s t s w e r e f r e a k i n g o u t , b e c a u s e o n l y t h e y k n e w t h a t a l l o f t h e m e t a l t h a t a l l t h o s e g u y s t h o u g h t w a s g o i n g t o b e d u c t i l e l i k e m e t a l w a s m o r e b r i t t l e t h a n g l a s s . A n d a n y s o r t o f b u m p w o u l d c a u s e j u s t c o m p l e t e s h a t t e r i n g o f t h i s m e t a l a n d c a t a s t r o p h i c r e l e a s e o f r a d i o a c t i v e m a t e r i a l .

S o t h i s t o o k t h e m - - l e t ' s s e e - - I t h i n k K a z a k h s t a n i s s m a l l e r t h a n t h e U S . S o w h o h e r e h a s d o n e a c r o s s - c o u n t r y t r i p ? H o w l o n g i t t a k e y o u ?

A U D I E N C E : S i x d a y s f r o m S e a t t l e t o h e r e . M I C H A E L S H O R T : O K , a n d d i d y o u s t o p a l o n g t h e w a y ? A U D I E N C E : Y e a h .

M I C H A E L S H O R T : O K , s o t h i s t r i p t o o k t h e m 1 3 d a y s b e c a u s e t h e y w e n t s l o w . A n d I d o n ' t t h i n k t h e r o a d s i n K a z a k h s t a n a r e a s g o o d a s t h e y a r e i n m o s t o f t h e m i d d l e o f t h e c o u n t r y . T h e c o a s t s a r e t e r r i b l e , b u t t h e m i d d l e i s p r e t t y g o o d . S o t h i s t r i p w e n t s l o w b e c a u s e t h e s c i e n t i s t s s a i d t h i s h a p p e n s . Y o u s h o u l d b e c a r e f u l . A n d l u c k i l y , t h e r e w e r e n o p r o b l e m s a n d n o r e l e a s e o f r a d i o a c t i v e m a t e r i a l . P r e t t y c o o l .

W h a t y o u w a n t t o h a p p e n i s f o r d i s l o c a t i o n s t o m o v e o n t h e e a s i e s t p l a n e s . A n d s o w h a t I h a v e r e d r a w n h e r e i s , l e t ' s s a y y o u ' v e g o t a b a r o f s o m e m e t a l , s o m e f a c e - c e n t e r e d c u b i c m e t a l , a s

y o u p u l l o n i t , l i k e t h i s , i t w i l l a c t u a l l y d e f o r m a t a b o u t a 4 5 d e g r e e a n g l e s . Y o u m i g h t w o n d e r , w h y d o e s t h a t h a p p e n ?

B u t i f y o u l o o k c a r e f u l l y h e r e , w h a t ' s t h e c l o s e s t p a c k e d p l a n e o f a t o m s t h a t y o u c a n s e e ? I t ' s n o t t h i s p l a n e n o r m a l t o t h e s t r e s s d i r e c t i o n . I t ' s l i k e t h i s o n e o r l i k e t h i s o n e , a n d s o y o u a c t u a l l y e n d u p g e t t i n g d e f o r m a t i o n i n w h a t ' s c a l l e d s l i p p l a i n s , o r t h e e a s i e s t d i r e c t i o n s f o r t h i n g s t o d e f o r m .

A n d w i t h o u t g o i n g i n t o a n y o f t h e m a t h o r a t o m i s t i c s , I j u s t w a n t t o s h o w y o u s o m e e x a m p l e s p u l l e d o u t o f , a g a i n , t h e f u s i o n r e a c t o r . S o t h i s i s a p i e c e o f r o t o r s t e e l f r o m t h e s a m e A l c a t o r r o t o r w h e r e w e f o u n d t h a t i n c l u s i o n . W e w e r e p u l l i n g i t i n t h i s d i r e c t i o n , a n d l o o k w h a t f o r m e d . A l l o f t h e s e s l i p b a n d s a t 4 5 d e g r e e a n g l e s , s h o w i n g y o u t h a t j u s t b e c a u s e y o u p u l l i n s o m e t h i n g i n o n e d i r e c t i o n , d o e s n ' t m e a n i t d e f o r m s i n t h a t d i r e c t i o n . I t d e f o r m s a n d l i t t l e s l i c e s i n t h e d i r e c t i o n t h a t d i s l o c a t i o n s c a n m o v e t h e e a s i e s t .

S o w h e n y o u a c t u a l l y p u l l o n s o m e t h i n g , t o s h o w y o u d i a g r a m m a t i c a l l y , i t d e f o r m s s o m e t h i n g l i k e t h a t . Y o u g e t a m i x t u r e o f b e n d i n g a n d r o t a t i o n t o m a k e i t l o o k l i k e t h e b a r i s b e n d i n g u n i f o r m l y s t r a i g h t , b u t o n t h e m i c r o s c a l e , i t ' s n o t . S o t h i s i s a p r e t t y s l i c k i m a g e o f a s i n g l e c r y s t a l o f c a d m i u m b e i n g p u l l e d i n t h i s d i r e c t i o n , a n d y o u c a n a c t u a l l y s e e e v e r y p l a n e t h e r e , t h a t ' s a s l i p p l a n e . T h a t ' s a p l a n e w h e r e d i s l o c a t i o n s h a v e b e e n m o v i n g a l l t h e w a y t o t h e o u t s i d e o f t h e m a t e r i a l , w h i c h i s p r e t t y c o o l , a n d t h i s i s t h e p r o c e s s t h a t y o u w a n t t o h a p p e n .

A n y t h i n g i n t h e w a y o f t h o s e d i s l o c a t i o n s , y o u d o n ' t s t a r t f o r m i n g t h e s e s l i p b a n d s , a n d y o u ' d m a k e i t m o r e p r e f e r a b l e t h a t t h e t h i n g w i l l j u s t b r e a k a n d f r a c t u r e . T o s h o w y o u s o m e e x t r e m e e x a m p l e s o f s l i p , t h a t ' s w h e n y o u h a v e t o g o n a n o . S o t h e s e a r e s o m e p i l l a r c o m p r e s s i o n t e s t t h a t u s e d a f o c u s e d i o n b e a m , w h i c h w e w i l l b e u s i n g t o t o p o f f o u r s t u d y o f e l e c t r o n i n t e r a c t i o n s w i t h m a t t e r a n d i o n i n t e r a c t i o n s t o t a k e a p i e c e o f m e t a l a n d c a r v e o u t a l i t t l e c y l i n d e r . A n d a l l t h e y d i d i s s m a s h .

T h e y c a m e d o w n a n d c o m p r e s s i v e l y p u s h e d o n t h e c y l i n d e r , a n d l o o k h o w i t d e f o r m e d . N o t i n t h e w a y y o u m i g h t i n t u i t i v e l y e x p e c t , i f y o u d o n ' t k n o w a n y m a t e r i a l s c i e n c e . S o i t d e f o r m e d a l l o n 4 5 d e g r e e a n g l e s a n d v e r y w e i r d c o m p r e s s i o n . N o t a c t u a l l y w e i r d , i f y o u k n o w w h a t ' s g o i n g o n .

t h e r e ' s l o t s m o r e n e a t e x a m p l e s o f t h i s . I f y o u d o n ' t p u s h t o o h a r d , y o u c a n a c t u a l l y s e e t h e s e p e r f e c t l y s y m m e t r i c a l s l i p p l a n e s a t 4 5 d e g r e e a n g l e s t o t h e a x i s o f c o m p r e s s i o n , a n d y o u

k n o w e v e r y o n e o f t h e s e p i l l a r s y o u s e e t h i s h a p p e n i n g . A n d t h i s i s w h a t y o u w a n t t o h a p p e n t o n u c l e a r m a t e r i a l s b e c a u s e y o u ' r e r e a l l y t r y i n g t o b a l a n c e t h i s b e t w e e n s l i p a n d f r a c t u r e t o w a r d s t h e d i r e c t i o n o f s l i p . T h a t m e a n s t h a t s o m e t h i n g w i l l d e f o r m a l i t t l e b i t b e f o r e i t j u s t s h a t t e r s l i k e t h o s e c h a n n e l b o x e s f r o m t h e R u s s i a n r e a c t o r . A n y q u e s t i o n s o n w h a t I s a i d b e f o r e I g o o n t o t h e m a c r o s c a l e p r o p e r t i e s ?

A l l r i g h t , a n d l e t ' s g e t i n t o t h e r e a l w o r l d s t u f f . W h a t a c t u a l l y c a u s e s t h i s e m b r i t t l e m e n t ? W e l l , t h e r e ' s a f e w t h i n g s . R e m e m b e r w e s a w v i d e o s o f t h o s e d i s l o c a t i o n s i n a t r a f f i c j a m . I f n o t , t h e n I ' l l r e f r e s h y o u r g u y ' s m e m o r y . I t ' s a p h e n o m e n o n c a l l e d p i l e u p , l e t ' s s e e . T h e r e i s t h e t r a f f i c j a m . D o y o u g u y s r e m e m b e r t h i s v i d e o n o w - - I k n o w i t ' s b e e n a w e e k , b u t t h e s e d i s l o c a t i o n s a r e m o v i n g a n d f e e l i n g e a c h o t h e r ' s s t r e s s , a n d s o t h e y c a n ' t m o v e a s e a s i l y a s t h e y w o u l d w a n t t o , s o y o u e n d u p w i t h a p h e n o m e n o n c a l l e d p i l e u p .

T h i s h a p p e n s b o t h n e a r o t h e r d i s l o c a t i o n s a n d n e a r a n y o t h e r d e f e c t t h a t g e t s i n t h e w a y , l i k e a g r a i n b o u n d a r y . S o f o r s m a l l e r m a t e r i a l s y o u e n d u p w i t h m o r e o f t h i s p i l e u p , a n d t h e y t e n d t o b e o f a f a i r b i t s t r o n g e r , a n d a f a i r b i t - - t h e y c a n b e l e s s d u c t i l e , w i t h s o m e e x c e p t i o n s . I w o n ' t s a y t h e y ' r e a l w a y s l e s s d u c t i l e , b u t i f y o u p u t a n y t h i n g i n t h e w a y , n o t i c e , t h i s j u s t s a y s b a r r i e r . A n y o t h e r d e f e c t c a n a c t a s a b a r r i e r .

A n d t h i s e n d s u p s h i f t i n g w h a t w e c a l l t h e d u c t i l e - b r i t t l e t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e . T h i s i s t h e p r o p e r t y t h a t p e o p l e w o r r y a b o u t f o r r e a c t o r p r e s s u r e v e s s e l s , b e c a u s e y o u w o u l d w a n t t h e p r e s s u r e v e s s e l , w h i c h i n c a s e s t h e e n t i r e c o r e o f t h e r e a c t o r , t o a l w a y s b e d u c t i l e i n t h e w o r s t p o s s i b l e s i t u a t i o n . T h e w o r s t p o s s i b l e s i t u a t i o n i s o n t h e a b s o l u t e l a s t d a y o f o p e r a t i o n a t t h e c o l d e s t t e m p e r a t u r e i t c o u l d p o s s i b l y b e .

A s y o u g u y s k n o w , o r y o u p r o b a b l y k n o w , w h e n y o u m a k e s o m e t h i n g c o l d e r , i t t e n d s t o b e m o r e b r i t t l e . S o w h o ' s f r o z e n s t u f f i n l i q u i d n i t r o g e n a n d b r o k e n i t b e f o r e ? G o o d . I ' m g l a d t o s e e a f e w h a n d s , s o w h a t d o y o u g u y s f r e e z e a n d b r e a k ? S o j u s t l i k e f r o z e a b o t t l e o f P e p t o B i s m o l a n d s h a t t e r e d i t ? N i c e . T h a t m u s t h a v e b e e n a f u n m e s s t o c l e a n u p . Y e a h , w h a t a b o u t y o u , S a r a h ?

A U D I E N C E : A b a n a n a a n d a c o i n .

M I C H A E L S H O R T : C o o l , O K . A n d w e ' r e a b l e t o b r e a k t h e c o i n ? T h e r e y o u g o . S o n o r m a l l y y o u ' d b e a b l e t o b e n d a c o i n , o r i f i t ' s a o n e y e n c o i n , y o u c a n b i t e t h r o u g h i t . N o t w h e n i m m e r s e d i n l i q u i d n i t r o g e n . W h a t a b o u t y o u , C h a r l i e ?

A U D I E N C E : F l o w e r s .

M I C H A E L S H O R T : F l o w e r s , O K . C l a s s i c . S o t a k e a r o s e a n d s h a t t e r i t . Y e a h . A l l t h e s e n o r m a l l y d u c t i l e m a t e r i a l s b e c o m e e x t r e m e l y b r i t t l e w h e n t h e y g e t c o l d e r . S o d o r e a c t o r p r e s s u r e v e s s e l s . T h e p r o b l e m i s , t h e y d o n ' t j u s t g e t b r i t t l e w h e n t h e y g e t t o l i q u i d n i t r o g e n t e m p e r a t u r e s . A t t h e e n d o f t h e i r l i f e , t h e y c a n b e b r i t t l e a t r o o m t e m p e r a t u r e f r o m r a d i a t i o n d a m a g e .

S o t h e r e i s w h a t ' s c a l l e d a d u c t i l e - b r i t t l e t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e b e f o r e a p r e s s u r e v e s s e l s a r e i r r a d i a t e d , t h e r e ' s a b o u t t h i s 5 0 % l i n e , w h a t e v e r t h i s t e m p e r a t u r e w a s w h e r e y o u h a v e l e t ' s s a y , 5 0 % , o r 1 0 % , o r 0 % d u c t i l i t y . W h a t e v e r m e a s u r e y o u ' r e u s i n g , y o u s a y , O K , w e a l w a y s w a n t t o m a k e s u r e t h a t i t ' s g o t a c e r t a i n a m o u n t o f e n e r g y a b s o r p t i o n c a p a b i l i t y , t o u g h n e s s , a t a c e r t a i n t e m p e r a t u r e .

A n d a s y o u i r r a d i a t e t h a t v e s s e l , t h i s s h i f t s o v e r t h i s w a y , a n d t h i s u p p e r a m o u n t o f e n e r g y , t h i s U S E , o r w h a t w e c a l l u p p e r s h e l f e n e r g y , b e c a u s e t h i s l o o k s l i k e a s h e l f , g o e s d o w n . W h a t y o u w a n t t o m a k e s u r e i s t h a t t h i s c h a n g e i n d u c t i l e - b r i t t l e t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e n e v e r r e a c h e s r o o m t e m p e r a t u r e . Y o u m i g h t t h i n k , o h , i t ' s O K , r e a c t o r s r u n a t 3 0 0 C e l s i u s , a n d t h i n g s a r e p r e t t y d u c t i l e r i g h t t h e r e . W e l l , y o u u s u a l l y h a v e t o s h u t t h e r e a c t o r d o w n o n c e y o u ' r e d o n e w i t h i t t o r e f u e l , a n d i f s o m e t h i n g g o e s w r o n g , t h e r e ' s a p r e s s u r e s p i k e , y o u c a n h a v e a c o n d i t i o n c a l l e d p r e s s u r i z e d t h e r m a l s h o c k , o r P T S .

I n t h a t c a s e , y o u w o u l d h a v e a s u d d e n p r e s s u r e w a v e f r o m , l e t ' s s a y , f r o m s t e a m e x p l o s i o n o r w h a t e v e r y o u c o u l d h a v e , a n d y o u w a n t t h a t v e s s e l t o b e a b l e t o a b s o r b t h a t e n e r g y i n s t e a d o f b r e a k i n g i n h a l f , b e c a u s e i f y o u b r e a k i t h a l f , t h a t ' s a r a d i o a c t i v e r e l e a s e . T h e w a y y o u t e s t d u c t i l e - b r i t t l e t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e i s w h a t ' s c a l l e d a C h a r p y i m p a c t t e s t . I t ' s p r o b a b l y t h e h i g h e s t t e c h , l o w e s t t e c h t e s t I ' v e s e e n .

Y o u s i m p l y h i t t h i n g s w i t h a h a m m e r . A v e r y w e l l c a l i b r a t e d , p r e c i s e h a m m e r . L e t m e p a u s e s o y o u c a n s e e w h a t t h e s a m p l e l o o k s l i k e . Y o u h a v e t h e s e l i t t l e b a r s w i t h a n o t c h i n t h e m . T h e n o t c h i s t o m a k e s u r e t h a t a c t s a s a s t r e s s c o n c e n t r a t o r , a n d y o u k n o w w h e r e t h e b r e a k s g o i n g t o h a p p e n . S o i n a C h a r p y t e s t , y o u l i n e u p t h i s l i t t l e s a m p l e , a n d y o u ' v e g o t - - a c t u a l l y i n y o u r r e a c t o r s , u s u a l l y , y o u ' v e g o t p i e c e s o f t h e p r e s s u r e v e s s e l i n t h i s f o r m l i n i n g t h e i n s i d e r i m o f t h e r e a c t o r p r e s s u r e v e s s e l . S o e v e r y t i m e y o u r e f u e l y o u r r e a c t o r , y o u t a k e o f f a n o t h e r f e w o f t h e s e o u t a n d y o u h i t t h e m w i t h a v e r y w e l l c a l i b r a t e d h a m m e r .

A n d y o u c a n m e a s u r e b y a c t u a l l y t u r n i n g t h i s d i a l a n d l e t t i n g t h e h a m m e r t u r n i t a s i t m o v e s t h r o u g h t h e m a t e r i a l , y o u c a n s e e h o w m u c h e n e r g y w a s a b s o r b e d b y t h e m a t e r i a l a s t h e

h a m m e r c o m e s b a c k u p . S o i t b r e a k s r i g h t t h r o u g h t h e m a t e r i a l , i n t h i s c a s e , i t ' s i n a q u e n c h e d o r b r i t t l e c o n d i t i o n , a n d f o r s o m e r e a s o n , t h e y h a v e a l o t o f f o o t a g e o f t h e g u y s t a n d i n g a n d n o t b r e a t h i n g , b u t w h a t I w a n t t o s h o w y o u i s w h a t a c t u a l l y h a p p e n s h e r e . I d i d n ' t m a k e t h e v i d e o , I j u s t g o t i t . T h e r e w e g o .

S o w h a t y o u c a n s e e i s t h a t i f t h e h a m m e r w e r e t o m o v e t h r o u g h a i r w i t h a b s o l u t e l y n o d r a g , i t w o u l d c o m e b a c k t o t h e z e r o p o s i t i o n . I f t h e y h a d e n c o u n t e r e d s o m e r e s i s t a n c e , l i k e w i t h a p i e c e o f s t e e l i n t h e w a y , i t t h e n m e a s u r e s t h e a m o u n t o f e n e r g y i n j o u l e s t h a t p i e c e o f s t e e l a b s o r b s f r o m t h e h a m m e r b l o w . T h e l a r g e r t h a t i s , t h e b e t t e r . A n d b y d o i n g t h i s t e s t a t a n u m b e r o f d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s , y o u c a n r e c r e a t e t h i s d u c t i l e - b r i t t l e t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e c u r v e .

S o t h e y ' l l t a k e a f e w C h a r p y c o u p o n s , t h e y w i l l t e s t t h e m a t , l e t ' s s a y , e v e r y 2 5 C e l s i u s , g e t a b u n c h o f p o i n t s , d r a w t h e l i n e t h r o u g h t h e p o i n t s , a n d d e c i d e w h e r e i s t h e m a t e r i a l b r i t t l e . A t w h a t t e m p e r a t u r e w i l l i t b e c o m e b r i t t l e ? T o s h o w y o u w h a t s o m e t h i n g l o o k s l i k e w h e n i t ' s n o t b r i t t l e . T h e s a m e t e s t i s d o n e i n w h a t ' s c a l l e d t h e n o r m a l i z e d c o n d i t i o n , w h e r e y o u s i m p l y h e a t t h e s t e e l t o a h i g h t e m p e r a t u r e , r e l a x i n g o u t m o s t o f t h e d e f e c t s , a n d b r i n g i n g b a c k a s m u c h o f t h e p e r f e c t c r y s t a l s t r u c t u r e a s p o s s i b l e , w h i c h i s r e a l l y g o o d f o r l e t t i n g d i s l o c a t i o n s m o v e t h r o u g h i t .

S o t h e s a m e t e s t i s d o n e b y t h e s a m e a w k w a r d f e l l e r w h o l i k e s t o s t a n d t h e r e a n d n o t b r e a t h e , b u t y o u ' l l n o t i c e a v e r y d i f f e r e n t r e s u l t o f t h i s t e s t . D o e s n ' t l o o k l i k e i t , b u t i f y o u a c t u a l l y l o o k a t h o w m u c h e n e r g y w a s a b s o r b e d , m u c h , m u c h h i g h e r . S o s o m e t h i n g l i k e 1 8 t i m e s m o r e e n e r g y , a n d y o u c a n q u a l i t a t i v e l y s e e t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s e t w o c o n d i t i o n s b y l o o k i n g a t t h e f r a c t u r e d s u r f a c e s , a n d t h i s i s w h e r e i t s t a r t s t o g e t i n t u i t i v e .

S o m e t h i n g t h a t ' s d u c t i l e w o u l d t e a r m o r e l i k e t a f f y , w h e r e s o m e t h i n g t h a t ' s b r i t t l e w o u l d c l e a v e o r b r e a k i n h a l f m u c h m o r e s m o o t h l y , s o t h e s e a r e t h e t w o p i e c e s o f m e t a l t h a t w e j u s t s h o w e d . Y o u t h e o n e t h a t a b s o r b e d 1 8 0 j o u l e s b y l o t s o f d e f a m a t i o n , a n d t h e o n e t h a t a b s o r b e d 1 0 j o u l e s b y f r a c t u r e i n a b r u t a l w a y . T h i s i s w h a t y o u w a n t y o u r r e a c t o r v e s s e l t o b e h a v e l i k e , b u t t h e p r o b l e m w i t h t h e s e d u c t i l e - b r i t t l e t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e c u r v e s , i s t h i s n o t j u s t t h i s p a r t t h a t y o u ' r e w o r r i e d a b o u t , i t ' s t h a t p a r t . S o e v e n a t h i g h t e m p e r a t u r e s , t h i n g s g e t l e s s d u c t i l e .

S o i t ' s a c o m b i n a t i o n o f t e m p e r a t u r e a n d n u m b e r o f d e f e c t s . A n d i f e i t h e r o n e o f t h e s e c r i t e r i a f a i l s , i f y o u b e c o m e t o o b r i t t l e a t l o w t e m p e r a t u r e , o r y o u r t o t a l d u c t i l i t y a t h i g h t e m p e r a t u r e

g o e s d o w n t o o m u c h , t h a t ' s t h e e n d o f l i f e o f y o u r r e a c t o r v e s s e l , a n d t h i s i s o n e o f t h e b i g g e s t p r o b l e m s i n l i f e e x t e n s i o n s o f l i g h t w a t e r r e a c t o r s . T h e y w e r e b u i l t f o r 4 0 y e a r s a n d t h e y o r i g i n a l l y h a d l i c e n s e f o r 4 0 y e a r s .

H o w m a n y o f y o u g u y s h a v e h e a r d o f t h e l i c e n s e e x t e n s i o n s g o i n g o n n o w , t o 6 0 o r 8 0 y e a r s ? Y e a h , s o a f e w o f y o u g u y s . I ' v e h e a r d h e a r d , w h y n o t r u n t h e r e a c t o r l o n g e r . N o t b u i l d a n e w o n e , b u t k e e p g e t t i n g a l l t h i s c l e a n g r e e n c h e a p n u c l e a r e n e r g y ? T h i s i s w h y . Y o u h a v e t o b e a b s o l u t e l y s u r e t h a t y o u r v e s s e l , y o u r p r i m a r y c o n t a i n m e n t , w i l l s u r v i v e . A n d w e ' r e n o t s o s u r e b e c a u s e w e l l , w e j u m p t o t h e p a r t o f t h e v i d e o t h a t ' s g o t t h e C h a r p y c o u p o n s . T h o s e . W e r a n o u t .

W e o n l y p l a n t o p u t t h e s e v e s s e l s i n s e r v i c e f o r 4 0 y e a r s , a n d f o l k s p u t 4 0 y e a r s w o r t h o f t h e s e c o u p o n s , p l u s s o m e e x t r a s , i n t h e r e a c t o r v e s s e l . N o w , i n o r d e r t o p r o v e t h a t i t ' s a c t u a l l y s a f e t o c o n t i n u e o p e r a t i o n , y o u h a v e t o h a v e s o m e a m o u n t o f m a t e r i a l t o t e s t a n d s a y , O K , t h i s v e s s e l i s s t i l l d u c t i l e , i t ' s s t i l l g o i n g t o w o r k . W h a t h a p p e n e d ? W h a t d o y o u d o w h e n y o u r u n o u t o f c o u p o n s ? A n y o n e h a v e a n y i d e a s , b e c a u s e I ' m s u r e t h e i n d u s t r y w o u l d l o v e t o h e a r t h e m .

A U D I E N C E : W o u l d y o u h a v e t o s t a r t u s i n g m a t e r i a l f r o m t h e v e s s e l i t s e l f ?

M I C H A E L S H O R T : Y o u c o u l d s t a r t u s i n g m a t e r i a l f r o m t h e v e s s e l . T h a t ' s a c t u a l l y w h a t I p l a n t o d o t o o , b u t w i t h s o m e v e r y s t r o n g c a v e a t . S o i f y o u w e r e t o s c o o p o u t a p i e c e o f t h e v e s s e l , y o u t h e n c r e a t e a s t r e s s c o n c e n t r a t i o n . I n a d d i t i o n , r e a c t o r v e s s e l l o o k s l i k e a g i g a n t i c f o r g i n g o f r e a l l y t h i c k c a r b o n s t e e l w i t h a v e r y t h i n l i n e r o f s t a i n l e s s s t e e l . A n d t h e s t a i n l e s s s t e e l i s t h e r e t o p r e v e n t c o r r o s i o n f r o m t h e r e a c t o r w a t e r .

T h a t t h i n , q u a r t e r i n c h b i t o f s t a i n l e s s s t e e l i s w h a t a c t u a l l y s a v e d w h a t c o u l d h a v e b e e n o n e o f t h e w o r s t n u c l e a r a c c i d e n t s i n U S h i s t o r y , t h e D a v i s B e s s i e p l a n t , w h e r e t h e r e w a s a c r a c k i n t h e v e s s e l . B o r i c a c i d a c t u a l l y a t e t h r o u g h a w h o l e c h u n k o f t h e p r e s s u r e v e s s e l , l e a v i n g t h e s t a i n l e s s s t e e l i n t a c t . A n d i t ' s t h a t l i t t l e q u a r t e r i n c h s t a i n l e s s s t e e l t h a t s a v e d t h e p l a n t .

B u t i f y o u w e r e t o t a k e s o m e t h i n g o u t f r o m t h e i n s i d e o f t h e v e s s e l , t h e p a r t t h a t g e t s t h e m o s t d a m a g e , y o u ' d b e t a k i n g o u t s o m e o f t h e s t a i n l e s s s t e e l , w h i c h i s a p r o b l e m . Y o u c o u l d t a k e a p i e c e o u t f r o m h e r e , m a y b e t h e o u t s i d e , b u t t h e n y o u ' v e g o t a s t r e s s c o n c e n t r a t o r . A n y s o r t o f c h u n k t h a t i s m i s s i n g i s w h e r e a c r a c k i s g o i n g t o p r e f e r e n t i a l l y f o r m , s o y o u w o u l d w e a k e n t h a t v e s s e l b y t a k i n g a p i e c e o u t . A n y o n e e l s e h a v e a n y i d e a s ? Y e a h ?

A U D I E N C E : I s i t i m p o s s i b l e t o j u s t r e p l a c e t h e v e s s e l ?

M I C H A E L S H O R T : Y e s . A n e w v e s s e l m e a n s a n e w r e a c t o r . S o t h e l i c e n s e f o r t h e p l a n t i s i n t i m a t e l y t i e d t o t h e l i c e n s e f o r t h e v e s s e l . A n y o t h e r i d e a s ? Y e a h ?

A U D I E N C E : T h e c r e a t i o n o f t h e v e s s e l , j u s t p u t e x t r a i n t h e r e a n d t h e n t a k e t h a t o u t .

M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s w h a t t h e y d i d , r i g h t ? S o t h a t ' s w h y t h e s e C h a r p y c o u p o n s w e r e t h e r e , b u t w h a t d o w e d o a b o u t t h e v e s s e l s t h a t w e a l r e a d y h a v e ? Y e a h ?

A U D I E N C E : C a n y o u m a k e C h a r p y c o u p o n o r c o u p o n s t h a t a r e s i m i l a r t o t h e s t a t u s o f t h e o n e s m o s t r e c e n t l y t a k e n o u t o f t h e v e s s e l , a n d t h e n j u s t p u t t h e m i n ?

M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s w h a t t h e y ' r e d o i n g . S o t h e y ' r e t a k i n g t h e s e C h a r p y c o u p o n s , w h i c h t h i s i s b i g g e r t h a n a c t u a l s i z e . T h e y b r e a k t h e m , s o l e t ' s s a y t h i s r e g i o n ' s a l l g a r b a g e , a n d t h e n t h e y c u t a l i t t l e m i n i C h a r p y c o u p o n s o u t o f t h e l a s t p i e c e , a n d t h e y ' r e p u t t i n g t h o s e b a c k i n . S o t h a t ' s a b s o l u t e l y r i g h t . Y o u ' v e j u s t p r o b a b l y r e c r e a t e d a y e a r ' s w o r t h o f l i c e n s i n g w o r k a n d i d e a s a n d i n a c l a s s .

B u t I j u s t w a n t t o g e t b a c k t o C h a r l i e ' s i d e a b e c a u s e t h a t ' s w h a t I t h i n k h a s t o h a p p e n i s y o u ' d l i k e t o b e a b l e t o t a k e a p i e c e o u t f r o m t h e a c t u a l v e s s e l a n d r u n a t e s t o n i t . T h e o n l y w a y t o d o t h a t i s t o g o n a n o . T a k e t h e t i n i e s t , t i n i e s t l i t t l e p i e c e o u t , a n d p e r f o r m s o m e o t h e r s o r t o f m e a s u r e m e n t . S o t h i s i s t h e i d e a t h a t o u r g r o u p h a s h a d i n u s i n g w h a t ' s c a l l e d s t o r e d e n e r g y o f r a d i a t i o n d a m a g e , s o I d o n ' t m i n d t e l l i n g y o u a b o u t i t , e v e n t h o u g h i t ' s n o t l i k e f u n d e d o r p a p e r e d y e t b e c a u s e i t ' s e d u c a t i o n a l , a n d i t ' s c o o l .

S o e v e r y k i n d o f d e f e c t t a k e s e n e r g y t o c r e a t e . D e f e c t s d o n ' t j u s t c r e a t e t h e m s e l v e s . Y o u e i t h e r h a v e t o r a i s e t h e t e m p e r a t u r e o f a m a t e r i a l o r i n o u r c a s e , i r r a d i a t e i t . A n d i t ' s t h e e n e r g y o f t h o s e i n c o m i n g n e u t r o n s t h a t b o u n c e s a r o u n d d i f f e r e n t a t o m s a n d c r e a t e s a l l t h e s e d i f f e r e n t t y p e s o f d e f e c t s . S o t h o s e d e f e c t s a r e s t o r i n g e n e r g y i n t h e m a t e r i a l . A n d s o i f y o u t h i n k a b o u t h o w m u c h e n e r g y d o e s i t t a k e t o d e s t r o y s o m e t h i n g , i t w o u l d h a v e t o b e t h e e n e r g y t h a t i t ' s a l r e a d y s t o r e d p l u s t h e e n e r g y t h a t y o u p u t i n t o i t d u r i n g t h e t e s t c a n r e a c h t h e f a i l u r e e n e r g y .

W h a t i f y o u c o u l d m e a s u r e t h e s t o r e d e n e r g y ? W h a t i f t h e r e w a s a w a y t o k n o w h o w m a n y o f e a c h o f t h o s e d e f e c t s t h e r e a c t u a l l y w e r e i n a m a t e r i a l ? W e t h i n k t h e r e i s . W e l l , w e k n o w t h e r e i s . I t ' s c a l l e d d i f f e r e n t i a l s c a n n i n g c o l o r i m a g e r y . I t ' s a w a y o f m e a s u r i n g t h e c h a n g e i n h e a t c a p a c i t y o f a m a t e r i a l , w h e r e y o u t a k e t w o v e r y s m a l l f u r n a c e s - - y o u d o n ' t h a v e t o p u t t h i s i n y o u r n o t e s , b y t h e w a y , t h i s i s j u s t f o r f u n .

Y o u t a k e t w o s m a l l f u r n a c e s , p u t y o u r c h u n k o f y o u r m a t e r i a l o n o n e , a n d y o u a p p l y a l o t o f h e a t t o b o t h o f t h e m . A n d y o u l o o k a t t h e d i f f e r e n c e i n t h e a m o u n t o f h e a t y o u h a v e t o p u t i n t o k e e p t h e t w o a t t h e s a m e t e m p e r a t u r e . S o n o r m a l l y , y o u w o u l d g e t t h e h e a t c a p a c i t y o f a m a t e r i a l , h o w m u c h h e a t c a n e x t o r t p e r d e g r e e K e l v i n . I f t h i s m a t e r i a l ' s g o t a b u n c h o f d e f e c t s a l r e a d y i n i t , t h e n y o u s h o u l d r e l e a s e t h a t d e f e c t e n e r g y b y h e a t i n g i t a n d t h a t w o u l d t a k e a l i t t l e l e s s e n e r g y t o h e a t i t u p , b u t t h e r e ' s a l o t o f p r o b l e m s w i t h c a l o r i m e t r y , s o w e ' r e a c t u a l l y u s i n g w h a t ' s c a l l e d n a n o c a l o r i m e t r y .

W e ' r e d o i n g t h i s p r o c e s s o n n a n o g r a m s o f m a t e r i a l a n d s e e i n g i f y o u c a n i r r a d i a t e s o m e t h i n g a n d m e a s u r e i t s s t o r e d e n e r g y b e c a u s e i f y o u c o u l d , y o u c o u l d t a k e a t i n y l i t t l e r a z o r b l a d e , t a k e o u t t h e s m a l l e s t s l i v e r o f t h e v e s s e l - - s m a l l e r t h a n a g r a i n o f s a n d . N o t e n o u g h t o c a u s e a c r a c k - - e n o u g h t o m e a s u r e i t s s t o r e d e n e r g y . A n d I w a n t t o s h o w y o u g u y s w h a t t h i s p r o c e s s l o o k s l i k e . S o I ' m j u s t g o i n g t o d e v i a t e f r o m t h e a c t u a l l e c t u r e , a n d j u m p i n t o t h e t o p i c I ' l l g i v e t o m o r r o w . I t h i n k i t ' s m o r e i n t e r e s t i n g a n d m o r e r e l e v a n t .

T h e r e w e g o . I ' m g o i n g t o s k i p t h r o u g h s o m e o f t h i s s t u f f , b u t i t ' s w i t h i n t h e l a s t f i v e m i n u t e s , I ' l l t r y t o g e t t h r o u g h t h i s , s e e i f t h i s i s a r e c o r d . I t ' s w h a t w e c a l l t h e u l t i m a t e s n i p e h u n t . H a s a n y o n e h e r e b e e n o n a s n i p e h u n t ? W h a t ' s a s n i p e h u n t ?

A U D I E N C E : P e o p l e b r i n g i n g y o u i n t h e w o o d s a n d t e l l y o u y o u ' r e l o o k i n g f o r a b i r d t h a t d o e s n ' t e x i s t .

M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s r i g h t . P r e t t y m u c h t h i s , r i g h t ? T h e y s a y b a n g a b u n c h o f s t i c k s , g e t a b a g , a n d g o l o o k f o r s n i p e s . T h e y d o n ' t e x i s t , r i g h t ? T h e y a c t u a l l y d o . S n i p e s a r e r e a l . Y o u p r e t t y m u c h h a v e t o b e B r i t i s h t o k n o w i t , b e c a u s e t h e y h u n t t h e m t h e r e f o r s p o r t , a n d a p p a r e n t l y , t h e y ' r e d e l i c i o u s . T h a t ' s a c t u a l l y w h e r e w e g e t t h e t e r m s n i p e b e c a u s e t h e a c t u a l s i z e o f t h e s n i p e r c o m p a r e d t o t h e s n i p e r i s a b o u t t h a t . I f y o u c a n s h o o t t h a t b i r d w i t h a g u n , y o u a r e a n e x p e r t m a r k s m a n a n d d e s e r v e t h e d e l i c i o u s a n d t i n y t r e a t t h a t y o u ' v e t h e n b l o w n a p a r t w i t h y o u r b u l l e t - -

A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]

M I C H A E L S H O R T : Y e a h , e x a c t l y . S o y o u c a n y o u k n o w r a i n b i r d d u s t o n w h a t e v e r m e a l y o u ' v e a l r e a d y p r e p a r e d .

T h a t ' s w h a t I l i k e i n f i n d i n g t h e s e r a d i a t i o n d a m a g e d e f e c t s t o o . B e c a u s e s o m e e x p e r i m e n t s h a v e b e e n d o n e t o p l o t t h e n u m b e r o f d e f e c t s v e r s u s t h e i r s i z e .

A n d a s t h e d e f e c t s g e t b i g g e r , t h e n u m b e r o f t h e m d e c r e a s e . S o m o s t d e f e c t s a r e v e r y , v e r y s m a l l , a n d i t t u r n s o u t t h a t - - f i r s t o f a l l , t h e r e s o l u t i o n o f t h e s c r e e n i s f u n n y . I t h i n k I k n o w h o w

t o f i x t h a t . C l o n e t h e s c r e e n a n d t h e n j u m p b a c k t o p r e s e n t e r m o d e . T h a t u s u a l l y - - t h a t ' s n o t w h a t I w a n t e d . T h a t ' s w h a t I w a n t e d , g r e a t .

M o s t o f t h e d e f e c t s t h a t c a u s e t h e s e r e d u c t i o n s i n m a t e r i a l p r o p e r t i e s a r e t o o s m a l l t o s e e , e v e n i n t h e t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p e . S o I d o n ' t h a v e t o t e l l y o u t h i s s t u f f a g a i n , t h a t I d o n ' t l i k e t h e D P A , I s h o w e d y o u t h a t . W h a t w e w a n t i s t h a t . W e t o o k s o m e i n s p i r a t i o n d i r e c t l y f r o m t h e M a n h a t t a n P r o j e c t . L u c k i l y , I h a v e a n u n c l e w h o w o r k s a t t h e D u P o n t L i b r a r y a n d D u p o n t w a s q u i t e r e s p o n s i b l e f o r t h e M a n h a t t a n P r o j e c t .

S o t h i s m e m o b e t w e e n E u g e n e W i g n e r a n d L e o S z i l a r d - - o n e o f w h o m w o n t h e N o b e l P r i z e , t h e o t h e r o n e p r o b a b l y s h o u l d h a v e - - s a i d , h e y , r a d i a t i o n s t o r e s e n e r g y b y n e u t r o n c o l l i s i o n s l i k e c o l d w o r k i n g a n d a m o r p h i z a t i o n . S o w e ' v e d u g u p t h i s o r i g i n a l m e m o f r o m t h e 4 0 s , a n d s a i d , l e t ' s d o t h i s f o r e v e r y t h i n g b e c a u s e e v e r y d e f e c t h a s i t s u n i q u e a m o u n t o f e n e r g y t h a t i t s t o r e s a n d c r e a t i n g i t i n s o m e d i f f e r e n t a m o u n t o f e V p e r d e f e c t , a n d w e ' v e d o n e s o m e m o l e c u l a r d y n a m i c s s i m u l a t i o n s t o s h o w t h a t t h i s a m o u n t o f e n e r g y s t o r e d i s p r e t t y u n i v e r s a l . W h e n y o u i r r a d i a t e s o m e t h i n g , w e p r e d i c t t h a t i t s t o r e s a b o u t 2 % o f i t s e n e r g y i n r a d i a t i o n d e f e n s e .

S o i f y o u k n o w t h e n u m b e r o f n e u t r o n s t h a t h i t , a n d y o u k n o w t h a t t h e a m o u n t o f e n e r g y p e r n e u t r o n , y o u k n o w h o w m u c h y o u ' r e l o o k i n g f o r . Y o u k n o w w h a t y o u r s i g n a l s h o u l d b e . A n d t o j u m p t h r o u g h t o t h e w h o l e i d e a o f d i f f e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i m e t r y , i t ' s l i k e w h a t I d r e w h e r e , b u t a l o t m o r e l e g i b l e . Y o u s i m p l y h e a t t w o m a t e r i a l s , o n e o f w h i c h c o n t a i n s y o u r s a m p l e , m e a s u r e t h e i r t e m p e r a t u r e , a n d l o o k h o w m u c h e n e r g y i t t a k e s b e t w e e n t h e m t o k e e p t h e m a t t h e s a m e t e m p e r a t u r e .

W e d i d s o m e o f t h e s e m e a s u r e m e n t s o n a p i e c e o f s t e e l f r o m t h e n u c l e a r r e a c t o r , a n d w e g o t a w h o l e b u n c h o f i n t e r e s t i n g l o o k i n g p e a k s f o r t h e r e d c u r v e c o m p a r e d t o t h e b l u e c u r v e i n t h e o t h e r i r r a d i a t e d c o n d i t i o n s , s o w e t h i n k t h e r e ' s s o m e t h i n g t h e r e . S o w e t r i e d a m o r e c o n t r o l l e d e x p e r i m e n t i r r a d i a t i n g a l u m i n u m w i t h h e l i u m i o n s a n d t h e a c c e l e r a t o r i n N o r t h w e s t 1 3 . A n d w e w e r e e n c o u r a g e d b e c a u s e t h e i n i t i a l t i m e t h a t w e h e a t e d t h i s m a t e r i a l , w e g o t s o m e s t o r e d e n e r g y o u t o f i t i n s o m e f u n k y s p e c t r u m t h a t m i g h t t e l l u s w h a t t h e d e f e c t s a r e .

T h e b a d n e w s i s w e g o t t h a t w i t h t h e c o n t r o l h e a t t o o , a n d t h e r e a l l y b a d n e w s i s t h a t w h e n y o u n o r m a l i z e a l l t h e s e c u r v e s , y o u g e t s o m e t h i n g t h a t y o u c a n ' t t e l l i f I d r e w i t o r m y s o n d r e w i t . L o o k s s u s p i c i o u s l y l i k e t h e d o o d l e s t h a t h e d o e s , n o t s c i e n t i f i c d a t a . A n d t h e p r o b l e m i s t h a t D S C , d i f f e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i m e t r y , i n d u c e s a l o t o f a r t i f a c t s i n t h e s i g n a l t h a t w e c o u l d n ' t

s e p a r a t e f r o m t h e n o i s e .

S o o u r s o l u t i o n w a s t o g o n a n o . T o u s e a n a n o a D S C , o r n a n o d i f f e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i m e t e r , t h a t c a n h e a t a b o u t 1 0 , 0 0 0 t i m e s f a s t e r t h a n a t r a d i t i o n a l D S C . S o y o u c a n g e t y o u r e n e r g y o u t f r o m s m a l l e r m a t e r i a l s w a y f a s t e r t h a n t h e s e a r t i f a c t s c a n m a n i f e s t t h e m s e l v e s . W h a t w e t h i n k i s g o i n g t o h a p p e n i s t h a t e v e r y o n e o f t h e s e p e a k s h e r e i s g o i n g t o c o r r e s p o n d t o o n e t y p e o f d e f e c t t h a t ' s r e l e a s e d a t a c e r t a i n t e m p e r a t u r e .

A n d b y e x t r a p o l a t i n g , o r s a y , i n t e g r a t i n g t h e a r e a u n d e r t h o s e c u r v e s , y o u g e t t h e e n e r g y i n e a c h t y p e o f d e f e c t . A n d b y e x t r a p o l a t i n g t o a z e r o h e a t i n g r a t e , y o u s h o u l d k n o w w h i c h t y p e o f d e f e c t t h e y a r e . A n d i f y o u k n o w w h i c h d e f e c t s y o u h a v e a n d h o w m a n y o f e a c h o n e , y o u k n o w t h e f u l l d e f e c t p r o p e r t i e s a n d m a t e r i a l , y o u s h o u l d k n o w i t ' s m a t e r i a l p r o p e r t i e s . B e c a u s e w e a l r e a d y k n o w i f y o u h a v e t h i s m a n y d i s l o c a t i o n s , i t ' s t h i s b r i t t l e , t h e q u e s t i o n i s h o w m a n y d i s l o c a t i o n s .

S o w e s t a r t o f f b y - - w e u s e a d i f f e r e n t k i n d o f c a l o r i m e t e r . I t a c t u a l l y f i t s o n a c h i p . I n f a c t , t h e r e ' s t w o o n a c h i p . T h e r e ' s o n e t h a t w e p u t o u r m a t e r i a l o n , a n d o n e a s a r e f e r e n c e t h a t w e b o t h p u t i n t h e a c c e l e r a t o r b e i n g i r r a d i a t e d a t t h e s a m e t i m e t o c o n t r o l f o r t h a t e f f e c t , a n d t h i s i s w h a t t h e y a c t u a l l y l o o k l i k e . T h e s c a l e b a r h e r e i s 1 0 0 m i c r o n s , a n d t h a t t r a n s p a r e n t s p o t i s a l i t t l e b i t o f a l u m i n u m t h a t w e v a p o r d e p o s i t e d o n t o t h e c a l o r i m e t e r . R i g h t t h e r e .

A n d s o t h e w a y t h i s p r o c e s s w o r k s , i s w e t a k e o u r D S C c h i p , w e p u t a m a s k o v e r i t , v a p o r i z e s o m e a l u m i n u m t o d e p o s i t o n o n e o f t h e c a l o r i m e t e r s , t a k e t h e m a s k a w a y , a n d i r r a d i a t e t h e w h o l e t h i n g , a n d t h e n f i n a l l y p u t i t i n t h e n a n o c a l o r i m e t e r , a n d I ' l l s h o w y o u w h a t h a p p e n s s l o w e d d o w n b y a f a c t o r o f 1 , 0 0 0 . T h a t p u l s e r i g h t t h e r e . T h a t w h o l e t h i n g j u s t w e n t f r o m z e r o t o 4 5 0 c a m i l l i s e c o n d .

A n d t h e r e a s o n i t t o o k a s e c o n d i s b e c a u s e I ' v e s l o w e d d o w n t h e v i d e o b y 4 , 0 0 0 o r b y 5 , 0 0 0 t i m e s , a n d t h a t l i t t l e p u l s e o f h e a t a c t u a l l y r e l e a s e d s o m e o f t h e d e f e c t e n e r g y . W e w e r e a b l e t o s e e v e r y c l e a r l y , t h e f i r s t t i m e w e h e a t e d t h e s a m p l e , t h i s e x t r a a r e a c o r r e s p o n d s t o s o m e s o r t o f e n e r g y r e l e a s e . W e t h e n h e a t e d t h a t s a m e s a m p l e a w h o l e b u n c h o f t i m e s , a n d m a d e s u r e t h a t i t w a s a l w a y s t h e s a m e , w h i c h m e a n t w e h a d a f u l l y r e l a x e d m a t e r i a l .

A n d i t s h o w s s o m e s o r t o f a t r e n d . I f y o u n o t e t h i s d a t a w a s t a k e n l i k e t w o m o n t h s a g o , i t ' s p r e t t y f r e s h . N o t p u b l i s h e d y e t , s o h o p e f u l l y b y t h e t i m e t h i s v i d e o c o m e s o u t , i t w i l l b e . A n d w e s e e s o m e s o r t o f t r e n d b e t w e e n t h e a m o u n t o f i r r a d i a t i o n i t g i v e s a n d t h e a m o u n t o f s t o r e d e n e r g y y o u c a n g e t o u t o f i t . S o t h i s i s w h a t w e h o p e c a n b e u s e d i n s t e a d o f t h o s e C h a r p y

c o u p o n s . W e c a n g o m u c h , m u c h s m a l l e r a n d j u s t t a k e o u t t i n y p i e c e s o f t h e v e s s e l a n d g e t t h e s a m e i n f o r m a t i o n a s y o u w o u l d f r o m a C h a r p y t e s t b u t o n t h e n a n o s c a l e .

S o t h e q u e s t i o n t h e n i s , w h e r e i s t h e d e f e c t f i n g e r p r i n t s ? W h e r e a r e t h o s e i n d i v i d u a l d e f e c t s t h a t w e w e r e l o o k i n g f o r ? W e l l , I t h i n k t h e y ' r e j u s t p o p p i n g u p r i g h t h e r e . T h e r e a s o n f o r t h a t i s w e p i c k e d a v e r y f a s t h e a t i n g r a t e f o r o u r e x p e r i m e n t s , a n d d o i n g t h e s e s o r t s o f m e a s u r e m e n t s o n o t h e r m a t e r i a l s s h o w s t h a t a t 1 0 , 0 0 0 K e l v i n p e r s e c o n d - - t h i n k a b o u t t h a t f o r a s e c o n d - - 1 0 , 0 0 0 K e l v i n p e r s e c o n d .

S o i n a m i l l i s e c o n d , s o m e t h i n g h e a t s u p b y 1 0 K , w h i c h i s r i d i c u l o u s . Y e a h , s o m e t h i n g l i k e t h a t . Y o u d o n ' t r e a l l y s e e a n y p e a k s . T h e h e a t i n g i s s o f a s t t h a t t h e d e f e c t s d o n ' t e v e n h a v e t i m e t o f i n d e a c h o t h e r , a n n i h i l a t e , a n d r e l e a s e t h e i r s t o r e d e n e r g y . S o w e n e e d t o r e p e a t t h e e x p e r i m e n t s a t s o m e l o w e r t e m p e r a t u r e s , s e e w h a t t h e p e a k s a r e , b u t i f y o u g o t o o l o w , y o u e n d u p g e t t i n g a l o t o f n o i s e i n y o u r s i g n a l . S o t h e r e ' s g o i n g t o b e s o m e s w e e t s p o t t h a t w e h a v e n ' t y e t f o u n d i n o r d e r t o s e e t h i s s t o r e d e n e r g y .

S o w e ' r e j u s t a t t h e v e r y f i r s t e x p e r i m e n t a l s t a g e o f t r y i n g t o s e e c a n w e e x t e n d r e a c t o r l i f e t i m e s . A f t e r d o i n g s i m u l a t i o n s f o r a y e a r t h a t p r o b a b l y n o o n e b e l i e v e s u n t i l y o u d o a n e x p e r i m e n t , i n c l u d i n g m e . B u t f o r n o w , i t a c t u a l l y s h o w s s o m e s o r t o f a t r e n d , s o i t ' s j u s t e n o u g h j u s t i f i c a t i o n f o r u s t o b u y o n e o f t h e s e n a n o c a l o r i m e t e r s a n d s t a r t l o o k i n g f o r r e a l .

S o i f y o u w a n t t o s e e , n o w I ' v e t a k e n y o u f r o m b a s i c m a t e r i a l s c i e n c e , t o w h e r e ' s t h e f i e l d g o i n g t o , h o w d o w e k e e p o u r r e a c t o r s r u n n i n g i n a b o u t t w o h o u r s . I t h i n k t h a t ' s t h e m o s t c o m p a c t i n t r o d u c t i o n t o n u c l e a r m a t e r i a l s I c a n p o s s i b l y g i v e y o u . S o a n y q u e s t i o n s o n w h a t y o u ' v e s e e n t o d a y ?

A U D I E N C E : I s t h a t r o u g h l y t h e t r e n d y o u w o u l d e x p e c t ?

M I C H A E L S H O R T : Y e s , I w o u l d e x p e c t a n u p . T h a t ' s t h e b e s t I c a n s a y . A s f a r a s i s i t a c t u a l l y a l i n e ? I s i t a c u r v e ?

I a m n o t a s b r a v e o r s t u p i d a s s o m e o f t h e o t h e r f o l k s t h a t w i l l d r a w a n a r b i t r a r y s h a p e d l i n e t h r o u g h a s i n g l e d a t a p o i n t . S o I ' m n o t d r a w i n g a t r e n d l i n e y e t . Y e a h , a n y o t h e r q u e s t i o n s ? Y e a h ?

A U D I E N C E : I s i t - - o r I g u e s s y o u ' r e m a k i n g t h e a s s u m p t i o n t h a t o n e l i t t l e s p o t i n t h e r e a c t i v e p r e s s u r e v e s s e l t o s a y w h a t t h e r e s t o f t h e v e s s e l h a s b e e n e x p o s e d t o ?

M I C H A E L S H O R T : O h , n o t a t a l l . T a k e a w h o l e b u n c h . T h e n , i n s t e a d o f j u s t d o i n g C h a r p y c o u p o n s o f o n e p l a c e ,

w h i c h i s w h a t w e d o n o w , y o u c a n g e t a m a p . W e d o n ' t h a v e t h a t i n f o r m a t i o n n o w , b u t i f y o u t a k e p i e c e s f r o m a l l o v e r t h e v e s s e l , t h e n y o u g e t a n a c t u a l 3 D m a p i n s t e a d o f a s i n g l e p o i n t o f s a y i n g a l l r i g h t , w e l l , w e p i c k e d w h a t w e t h i n k i s g o i n g t o b e t h e w o r s t c o n d i t i o n . H o w d o y o u k n o w ? Y o u d o n ' t . H o w d o y o u k n o w f o r s u r e ? Y o u m a k e m e a s u r e m e n t s l i k e t h e s e . A n y o t h e r q u e s t i o n s ? Y e a h ?

A U D I E N C E : W h a t w o u l d a p e a k i n t h i s g r a p h c o r r e s p o n d t o i n t e r m s o f l i k e - - H o w d o e s i t r e l a t e t o s o m e s o r t o f d a m a g e e f f e c t ?

M I C H A E L S H O R T : W e w o u l d e x p e c t t h a t a p e a k w o u l d r e l a t e t o a c e r t a i n t y p e o f d e f e c t r e a c t i o n o c c u r r i n g . W h e n s o m e t y p e o f d e f e c t g e t s h i g h e n o u g h i n t e m p e r a t u r e t h a t i t g o e s f r o m s t u c k t o m o b i l e , a n d a s t h a t m o v e s , i t e n c o u n t e r s a n y t h i n g e l s e i t w i l l i n t h e m a t e r i a l , a n d w i l l r e a c t w i t h a l l t h e o t h e r d e f e c t s n e a r b y , d e c i m a t i n g t h e p o p u l a t i o n o f t h a t d e f e c t a n d s l i g h t l y d e p r e s s i n g t h a t o f t h e o t h e r s . A n d a s y o u g o h i g h e r , a n d h i g h e r i n t e m p e r a t u r e , t h e s l o w e r a n d s l o w e r d e f e c t s s t a r t t o m o v e . Y e a h ?

A U D I E N C E : S o y o u c a n g e t r i d o f t h e d e f e c t s b y h e a t i n g i t q u i c k l y ?

M I C H A E L S H O R T : M m - h m m

A U D I E N C E : W o u l d t h e r e b e a w a y t o s e l f r e p a i r o u r r a d i a t i o n d a m a g e t o p r e s s u r e v e s s e l s t h e m s e l v e s ?

M I C H A E L S H O R T : T h a t w o u l d b e a w e s o m e . B u t t h e p r o p e r t i e s o f t h e v e s s e l a r e h i g h l y d e p e n d e n t o n , n o t j u s t i t s c o m p o s i t i o n , b u t t h e h e a t t r e a t m e n t t h a t w e n t t o m a k e i t . I f y o u h e a t t h a t v e s s e l , y o u b o t h r e m o v e t h e r a d i a t i o n d a m a g e a n d r e m o v e t h e s t r e n g t h e n i n g p u t i n b y t h e f o r g i n g a n d h e a t i n g p r o c e s s . S o y o u w o u l d h a v e , i f - - a g a i n , i f y o u l e t ' s s a y , r e p l a c e t h e v e s s e l y o u h a v e a n e w r e a c t o r . I f y o u h e a t t h e v e s s e l t o o m u c h , i t ' s n o l o n g e r a c o d e s t a m p v e s s e l . P r e t t y t r i c k y s p o t t h a t w e ' r e i n , h u h ? B u t w e ' r e t r y i n g t o s c i e n c e o u r w a y o u t o f i t .

W e l l , i t ' s a c o u p l e m i n u t e s a f t e r . I d o n ' t w a n t t o k e e p y o u l o n g e r , b u t I ' l l o p e n o n T h u r s d a y w i t h a l i t t l e s t o r y a b o u t h o w m a s s a t t e n u a t i o n c o e f f i c i e n t s c a n g e t y o u o u t o f a p a r t h e i d S o u t h A f r i c a . I ' m s e r i o u s . A n d t h e n w e ' l l m o v e i n t o d o s e a n d b i o l o g i c a l e f f e c t s .