داخل مفاعلات فوكوشيما المدمرة توجد مئات الأطنان من الوقود المنصهر - خليط من اليورانيوم والزركونيوم والحديد ونواتج الانشطار. يُطلق على هذا الحطام اسم حطام الوقود. يجب استخراجه ونقله وتغليفه بشكل آمن لعقود. لكن كيف سيتصرف هذا الخليط المتفجر عند التسخين أو الضغط أو الصدمة العرضية؟ للإجابة، نحتاج إلى أرقام دقيقة، وليس تخمينات.
أحد المكونات الرئيسية للحطام هو مركب اليورانيوم مع الحديد UFe₂. الحديد موجود بكثرة في المفاعل: منه صُنعت الأنابيب وعناصر الهيكل والمثبتات. عند درجات حرارة تتجاوز 2500 درجة مئوية، انصهر اليورانيوم مع الحديد ليشكلا مركباً بين فلزياً قوياً. الباحثون من اليابان صنعوا عينة شبه نقية من UFe₂ - باستخدام الصهر بالقوس الكهربائي والتلبيد بالبلازما الشرارة - وأجروا عليها سلسلة من الاختبارات. النتيجة فاجأت: عند 306 كلفن (حوالي 33 درجة مئوية) توصل السبيكة الحرارة مثل الفولاذ - 10 واط/(م·ك)، وعند 1073 كلفن (800 درجة مئوية) يرتفع التوصيل الحراري إلى 25 واط/(م·ك) - أكثر من العديد من مركبات الحديد الأخرى.
الاختبارات الميكانيكية أظهرت صورة معاكسة: UFe₂ مادة قابلة للطرق. معامل يونغ (الصلابة عند الشد) يبلغ 69 جيجا باسكال فقط - مثل سبائك الألومنيوم. للمقارنة: الحديد النقي حوالي 210 جيجا باسكال. الصلادة حسب فيكرز - 5.6 جيجا باسكال، أي أقل بنحو الضعف من Fe₂Zr وFe₂B. عملياً، هذا يعني أن أدوات قطع الحطام ستواجه مقاومة أقل، والمادة نفسها ستتشقق بشكل أقل عند الصدمات الحرارية. كلا العاملين حاسمان في التفكيك عن بُعد.
هذه الأرقام ستشكل أساساً لعمليات المحاكاة الحاسوبية لتفكيك المفاعلات. سيتمكن المهندسون من حساب قوى القواطع وسرعة تبريد الحاويات وخطر التشقق التلقائي بدقة أكبر. سبيكة صغيرة اختُبرت في المختبر تقصر الطريق نحو استخراج آمن لمئات الأطنان من الحطام الحقيقي.
التوصيل الحراري لـ UFe₂ يزداد مع درجة الحرارة بشكل شبه خطي - هذا السلوك غير معتاد للمعادن، حيث عادةً ما ينخفض بسبب زيادة اهتزازات الشبكة البلورية.