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 доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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