Получены данные для моделирования более безопасных и «чистых» ядерных реакторов
Исследователи из Сколтеха и Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН разработали и испытали модель машинного обучения для точного расчета физических свойств расплавов солей с учетом влияния температуры. Расплавленные соли используются в металлургии, а в будущем могут помочь с утилизацией радиоактивных отходов атомных электростанций.
Проблема в том, что промышленно значимые свойства жидких солей трудно измерить в эксперименте из-за высокой температуры и коррозийности. Поэтому для совершенствования технологий производства чистых металлов и атомной энергетики нужны расчетные модели, подобные той, что представлена в Journal of Molecular Liquids. Исследование поддержано грантом РНФ.
Жидкие соли — обширный класс веществ с большим набором промышленно значимых применений. Материаловеды непрерывно совершенствуют состав и характеристики смесей расплавленных солей, чтобы повышать эффективность производства титана, кальция, алюминия и других чистых металлов, а также совершенствовать находящиеся на стадии разработки ядерные реакторы следующего поколения.
Наряду с солнечной и ветроэнергетикой атомные электростанции будут играть ключевую роль в постепенном переходе экономики на безуглеродную модель. При этом реакторы ядерного синтеза сулят много, но пока далеки от реализации. В то же время есть другая, более проработанная технология из области атомной энергетики, для которой как раз нужны расплавы солей с тщательно подобранными физическими и химическими свойствами.
Реакторы на расплавах солей (жидкосолевые реакторы) безопаснее, экологичнее и энергоэффективнее, чем те, что в основном используются сейчас. Их внедрение устраняет риск взрыва водорода, как во время аварии на АЭС в Фукусиме. Вообще, рабочее давление такого альтернативного реактора близко к атмосферному (на действующих АЭС — 75–150 атмосфер), что лучше и в плане безопасности, и по стоимости эксплуатации. Кроме того, в жидкосолевые реакторы можно загружать топливо, не приостанавливая их работу. Более того, рабочая температура в них примерно вдвое выше, чем в современных реакторах. А чем выше температура, тем выше эффективность выработки электрической и тепловой энергии.
Еще в реакторах на расплавах солей можно будет сжигать радиоактивные отходы распространенных сейчас ядерных реакторов — нептуний-237, америций-237 и прочие так называемые минорные актиниды. Сейчас эти опасные отходы приходится захоронять, что крайне дорого и не решает окончательно проблему их накопления. А для жидкосолевых реакторов эти радиоактивные изотопы могли бы стать топливом.
Чтобы раскрыть потенциал жидких солей в ядерной энергетике и в металлургии, инженерам нужно знать свойства этих веществ при разных термодинамических условиях. При этом материаловедам непросто обеспечить эту информацию из-за большого количества возможных химических составов расплавленных солей. Невозможно рассмотреть все комбинации, особенно с проведением натурных экспериментов, которые дороги и трудоемки из-за чрезвычайно высокой коррозийности и температуры расплавов солей.
Результаты исследования прокомментировал его первый автор, научный сотрудник Лаборатории методов искусственного интеллекта для разработки материалов Центра искусственного интеллекта Сколтеха Никита Рыбин: «Направляемый вычислениями поиск расплавов с определенными физико-химическими свойствами может существенно упростить и ускорить развитие ядерных реакторов следующего поколения, поскольку сведет к минимуму потребность в реальных экспериментах.
В этом исследовании мы представили и испытали методологию, которая позволяет рассчитывать термофизические свойства расплавов солей при ненулевых температурах. Результаты таких расчетов для соли под названием FLiNaK (состав: LiF, NaF, KF) соответствуют имеющимся экспериментальным данным, поэтому дальше мы рассмотрим соли других составов, проанализируем дополнительные свойства — так эта методология будет помогать подбору материалов для реакторов следующего поколения».
Предложенное научной группой решение для расчета свойств жидких солей опирается на машинно-обучаемые межатомные потенциалы и молекулярно-динамическое моделирование. Потенциалы обучаются на результатах расчетов, выполненных с квантово-механической точностью. Если бы не машинное обучение, то такие расчеты оказались бы неподъемны с вычислительной точки зрения.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно