Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
Десятки странных архитектурных структур, обнаруженных в тропических лесах Юкатана, когда-то были не ритуальными сооружениями майя, а рынками с рядами прилавков, пришли к выводу археологи.
Жизнь в суровых условиях вечной мерзлоты — вызов даже для бактерий. Для нее требуются уникальные адаптации к холоду и другим стрессовым факторам. В новом исследовании ученые МФТИ с коллегами описали белки Exiguobacterium sibiricum — бактерии, найденной в многолетнемерзлых породах на северо-востоке Сибири. Исследователи выяснили, как набор белков в мембране микроба зависит от температуры, при которой его культивируют.
В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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