Volfram može pretrpjeti više oštećenja radijacijom u fuzijskim reaktorima nego što se očekivalo

Volfram, ključni materijal koji se koristi u izgradnji komponenti fuzijskih reaktora, može doživjeti veću štetu od zračenja nego što se ranije mislilo pod ekstremnim uvjetima koji se nalaze unutar ovih eksperimentalnih elektrana.

Istraživački tim proveo je opsežne simulacije molekularne dinamike kako bi pratio kako se ponašaju atomi volframa kada su izloženi udarima iona visoke energije. Ove simulacije postale su moguće zahvaljujući naprednim tehnikama strojnog učenja koje su omogućile istraživačima da modeliraju interakcije u neviđenom razmjeru, istodobno prateći kretanje milijardu atoma. Takva računalna snaga omogućila im je promatranje detaljnih uzoraka atomskog pomicanja, koje je ranije bilo teško točno kvantificirati.

Ovi neutroni udaraju okolne materijale, pomjerajući atome iz njihovih redovnih položaja i pokrećući lančanu reakciju poznatu kao kolizijska kaskada.

Umjesto toga, podaci sugeriraju da stopa kojom se defekti nakupljaju u početku raste sporije nego što se očekivalo, sublinijano, a na kraju se pomjera u bržu, izravniju korelaciju s ulazom energije, superlinijano. Samo pri vrlo visokim energijama stopa oštećenja stabilizira se u linearnom povećanju.

S tehničkog stajališta, sposobnost simuliranja milijardi atoma istovremeno predstavlja proboj u računalnom modeliranju, pružajući uvid u ponašanje materijala u ekstremnim uvjetima. Znanstveno, rezultati pružaju jasniju sliku o tome kako se defekti izazvani zračenjem razvijaju u volframu, što je ključno za predviđanje dugoročnih performansi u fusionskim okruženjima. Implikacije ovog otkrića prevazilaze akademski interes. Kako se tehnologija fuzije približava komercijalnoj održivosti, razumijevanje trajnosti materijala reaktora postaje sve kritičnije.

Ako se volfram razgrađuje brže nego što se očekivalo, moglo bi biti potrebno češće održavanje ili izbor alternativnih materijala. Istraživači već rade na usavršavanju modela kako bi uključili ova nova promatranja, s ciljem poboljšanja točnosti predviđanja za primjene u stvarnom svijetu.

Do tada, studija služi kao vrijedan doprinos rastućem tijelu znanja kojim se vodi razvoj održivih rješenja za nuklearnu energiju.