Термоядерные реакторы оказались опаснее для вольфрама, чем думали

Ученые Университета Хельсинки выяснили, что вольфрам в термоядерных реакторах разрушается быстрее, чем предполагалось. Они использовали симуляцию молекулярной динамики с миллиардом атомов одновременно. Работа опубликована в Physical Review Letters. Об этом пишет издание Phys.org.

Внутри реактора ядра легких атомов сливаются при сверхвысоких температурах, а нейтроны выбивают атомы из их обычных позиций. Смещенные атомы сталкиваются с соседями, создавая каскад повреждений — это первичное радиационное повреждение. Вольфрам считается одним из лучших материалов для компонентов реактора.

Первый автор статьи Йеспер Биггместар объяснил, что принятые модели для металлов предполагают сначала сублинейный, а затем линейный рост дефектов. В вольфраме же рост оказался сублинейным, затем сверхлинейным и только потом линейным. Такие переходы удалось увидеть благодаря машинному обучению и применению графических процессоров (GPU).

Это значит, что при высоких энергиях, характерных для реактора, вольфрамовые детали будут деградировать сильнее, чем ожидалось. Результат поможет точнее прогнозировать срок службы компонентов и создавать более устойчивые конструкции. Метод применим и к другим материалам в экстремальных условиях.

Группа продолжает развивать симуляции: повышает их точность и масштаб, увеличивает дозы облучения в моделях. Также планируется учитывать микроструктуру вольфрама — размер зерен, границы зерен и легирующие элементы.