Le tungstène, un matériau clé utilisé dans la construction des composants des réacteurs de fusion, peut subir des dommages radiatifs plus importants que ce que l'on pensait auparavant dans les conditions extrêmes trouvées dans ces centrales électriques expérimentales. Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université d'Helsinki a révélé que la façon dont les atomes de tungstène réagissent aux rayonnements à haute énergie suit un modèle unique, conduisant potentiellement à une dégradation plus grave au fil du temps.
L'équipe de recherche a réalisé de vastes simulations de dynamique moléculaire pour suivre le comportement des atomes de tungstène lorsqu'ils sont soumis à des impacts ioniques à haute énergie. Ces simulations ont été rendues possibles grâce à des techniques avancées d'apprentissage automatique qui ont permis aux chercheurs de modéliser des interactions à une échelle sans précédent, en suivant simultanément le mouvement d'un milliard d'atomes.
Ces neutrons frappent les matériaux environnants, déplaçant les atomes de leurs positions régulières et initiant une réaction en chaîne connue sous le nom de cascade de collision. Chaque atome déplacé peut provoquer d'autres perturbations, entraînant des changements structurels et une défaillance potentielle du matériau.
Au lieu de cela, les données suggèrent que la vitesse à laquelle les défauts s'accumulent augmente initialement plus lentement que prévu, sublinéaire, et éventuellement passe à une corrélation plus rapide et plus directe avec l'apport d'énergie, superlinéaire.
D'un point de vue technique, la capacité de simuler des milliards d'atomes simultanément représente une percée dans la modélisation computationnelle, offrant un aperçu du comportement des matériaux dans des conditions extrêmes.
Si le tungstène se dégrade plus rapidement que prévu, il pourrait nécessiter un entretien plus fréquent ou des choix de matériaux alternatifs. Les chercheurs travaillent déjà sur des modèles de raffinage pour intégrer ces nouvelles observations, dans le but d'améliorer la précision des prédictions pour les applications réelles.
En attendant, l'étude constitue une contribution précieuse à l'ensemble croissant de connaissances qui guident le développement de solutions d'énergie nucléaire durable.
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