Un intérêt de longue date pour les effets des rayonnements sur les métaux a attiré Michael Short vers de nouveaux domaines tels que la sécurité nucléaire et les microréacteurs.
Michael Short est venu à AVEC à l’automne 2001 en tant que première année de 18 ans qui a grandi sur la rive nord de Boston. Il s’est tout de suite senti chez lui, à tel point qu’il n’est jamais vraiment parti. Ce n’est pas que Short n’ait aucun intérêt à explorer le monde au-delà des limites de l’Institut, car c’est un homme énergique et aventureux. C’est juste que presque tout ce qu’il espère réaliser dans sa carrière scientifique peut, à son avis, être mieux poursuivi dans cette université.
L’année dernière – après avoir obtenu quatre diplômes du MIT et rejoint la faculté du Département des sciences et de l’ingénierie nucléaires (NSE) en 2013 – il a été promu au statut de professeur agrégé permanent.
L’enthousiasme de Short pour le MIT a commencé tôt au lycée lorsqu’il a suivi des programmes de week-end qui étaient principalement enseignés par des étudiants de premier cycle. «C’était un programme rempli de mon genre de personnes», se souvient-il. «Mon lycée était très bon, mais c’était à un niveau différent – au niveau que je cherchais et espérais atteindre. Je me sentais plus chez moi ici que dans ma ville natale, et les samedis au MIT ont été le point culminant de ma semaine. Il aimait son expérience de quatre ans en tant qu’étudiant de premier cycle au MIT, y compris les recherches qu’il a menées au Uhlig Corrosion Laboratory, et il n’était pas prêt à ce que cela se termine.
Un intérêt de longue date pour les effets des rayonnements sur les métaux a attiré Michael Short vers de nouveaux domaines tels que la sécurité nucléaire et les microréacteurs. Crédit : Photographie de Gretchen Ertl
Après avoir obtenu en 2005 deux diplômes BS (un en NSE et un autre en science et ingénierie des matériaux), il a occupé des postes de programmation informatique et a travaillé à mi-temps dans le laboratoire Uhlig sous la supervision de Ronald Ballinger, professeur à la fois en NSE et en Département de science et génie des matériaux. Short s’est vite rendu compte que la programmation informatique n’était pas pour lui, et il a commencé des études supérieures avec Ballinger comme conseiller, obtenant une maîtrise et un doctorat en sciences et ingénierie nucléaires en 2010.
Même en tant qu’étudiant de premier cycle, Short était convaincu que l’énergie nucléaire était essentielle à l’avenir énergétique de notre pays (et du monde), en particulier à la lumière du besoin urgent d’évoluer vers des sources d’énergie sans carbone. Au cours de sa première année, Ballinger lui a dit que le principal défi auquel était confronté l’énergie nucléaire était de trouver des matériaux, et des métaux en particulier, qui pourraient durer assez longtemps face aux rayonnements et aux effets chimiquement destructeurs de la corrosion.
Ces mots, prononcés de manière persuasive, l’ont conduit à sa double majeure. « Depuis lors, les matériaux et les dommages causés par les radiations sont au cœur de mes recherches », déclare Short. « Remarquablement, ce que j’ai commencé à étudier au cours de ma première année d’université est ce que je fais aujourd’hui, même si j’ai étendu ce travail dans de nombreuses directions. »
La corrosion s’est avérée être un sujet étonnamment riche. « Le point de vue traditionnel consiste à exposer les métaux à diverses choses et à voir ce qui se passe – « cuisiner et regarder », comme on l’appelle », dit-il. « Beaucoup de gens le voient de cette façon, mais c’est en fait beaucoup plus complexe. En fait, certains membres de notre propre faculté ne veulent pas toucher à la corrosion parce que c’est trop compliqué, trop sale. Mais c’est ce que j’aime à ce sujet.
Dans un papier 2020 Publié dans Communication Nature, Short, son élève Weiyue Zhou et d’autres collègues ont fait une découverte surprenante. « La plupart des gens pensent que les radiations sont mauvaises et aggravent tout, mais ce n’est pas toujours le cas », soutient Short. Son équipe a trouvé un ensemble spécifique de conditions dans lesquelles un métal (un nickel-chrome alliage) se comporte mieux lorsqu’il est irradié tout en subissant une corrosion dans un mélange de sels fondus. Leur découverte est pertinente, ajoute-t-il, “parce que ce sont les conditions dans lesquelles les gens espèrent faire fonctionner la prochaine génération de réacteurs nucléaires”. Les principaux candidats pour des alternatives aux réacteurs refroidis à l’eau d’aujourd’hui sont les réacteurs refroidis au sel fondu et au métal liquide (en particulier au plomb et au sodium liquides). À cette fin, Short et ses collègues mènent actuellement des expériences similaires impliquant l’irradiation d’alliages métalliques immergés dans du plomb liquide.
Pendant ce temps, Short a poursuivi un autre projet pluriannuel, essayant de concevoir une nouvelle norme pour servir “d’unité mesurable de dommages causés par les radiations”. En fait, ce sont les mots mêmes qu’il a écrits sur sa déclaration de recherche lorsqu’il a postulé pour son premier poste de professeur au MIT, bien qu’il admette qu’il ne savait pas alors comment atteindre cet objectif. Mais l’effort porte enfin ses fruits, car Short et ses collaborateurs sont sur le point de soumettre leur premier grand article sur le sujet. Il a découvert que vous ne pouvez pas réduire les dommages causés par les radiations à un seul chiffre, ce que les gens ont essayé de faire dans le passé, car c’est trop simple. Au lieu de cela, leur nouvelle norme concerne la densité des défauts – le nombre de défauts radio-induits (ou de modifications involontaires de la structure du réseau) par unité de volume pour un matériau donné.
“Notre approche est basée sur une théorie sur laquelle tout le monde est d’accord – que les défauts ont de l’énergie”, explique Short. Cependant, de nombreuses personnes lui ont dit, ainsi qu’à son équipe, que la quantité d’énergie stockée dans ces défauts serait trop petite pour être mesurée. Mais cela les a juste incités à redoubler d’efforts, en effectuant des mesures au niveau du microjoule, aux limites mêmes de la détection.
Short est convaincu que leur nouveau standard deviendra « universellement utile, mais il faudra des années de tests sur de très nombreux matériaux, suivis d’années supplémentaires pour convaincre les gens en utilisant la méthode classique : Répétez, répétez, répétez, en vous assurant que chaque fois que vous obtenez le même résultat. C’est le côté peu glorieux de la science, mais c’est le côté qui compte vraiment.
L’approche a déjà conduit Short, en collaboration avec l’expert en prolifération NSE Scott Kemp, dans le domaine de la sécurité nucléaire. Équipés de nouvelles connaissances sur les signatures laissées par les dommages causés par les radiations, les étudiants co-supervisés par Kemp et Short ont mis au point des méthodes pour déterminer la quantité de matières fissiles qui a traversé une installation d’enrichissement d’uranium, par exemple, en scrutant les matières exposées à ces substances radioactives. . « Je n’aurais jamais pensé que mes travaux préliminaires sur les expériences de corrosion en tant qu’étudiant de premier cycle conduiraient à cela », déclare Short.
Il a également tourné son attention vers les “microréacteurs” – des réacteurs nucléaires avec des puissances nominales aussi petites qu’un seul mégawatt, par rapport aux géants de 1 000 mégawatts d’aujourd’hui. La flexibilité dans la taille des futures centrales est essentielle à la viabilité économique de l’énergie nucléaire, insiste-t-il, « parce que personne ne veut payer 10 milliards de dollars pour un réacteur maintenant, et je ne les blâme pas ».
Mais les microréacteurs proposés, dit-il, « posent de nouveaux défis matériels que je souhaite résoudre. Cela revient à entasser plus de matériau dans un volume plus petit, et nous n’avons pas beaucoup de connaissances sur la façon dont les matériaux se comportent à des densités aussi élevées. Short mène actuellement des expériences avec l’Idaho National Laboratory, irradiant d’éventuels matériaux de microréacteurs pour voir comment ils changent à l’aide d’une technique laser, la spectroscopie à réseau transitoire (TGS), que son groupe du MIT a grandement contribué à faire progresser.
Cela a été 20 années exaltantes au MIT pour Short, et il a des objectifs encore plus ambitieux pour les 20 prochaines années. « J’aimerais faire partie de ceux qui ont trouvé un moyen de vérifier l’accord sur le nucléaire iranien et ainsi contribué à réprimer la prolifération nucléaire dans le monde », dit-il. « J’aimerais choisir les matériaux de nos premiers réacteurs de fusion nucléaire de production d’électricité. Et j’aurais aimé influencer peut-être 50 à 100 anciens étudiants qui ont choisi de rester en sciences parce qu’ils l’apprécient vraiment.
« Je considère mon travail comme la création de scientifiques, pas de science », dit-il, « bien que la science soit, bien sûr, un sous-produit pratique. »
