В НИЯУ МИФИ смоделировали поведение теплоносителя для реактора нового типа
Исследователи из НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из Института высокотемпературной электрохимии РАН и Уральского федерального университета изучили перспективный теплоноситель для ядерного реактора, представляющий собой смесь расплавленных солей — фторидов щелочных металлов и лантаноидов.
Работа опубликована в престижном международном Journal of Molecular Liquids.
Смесь расплавленных фторидов щелочных металлов и лантаноидов считается перспективным теплоносителем для ядерных реакторов нового типа, пояснил профессор кафедры физики конденсированных сред НИЯУ МИФИ Константин Катин.
«В отличие от традиционных теплоносителей, расплавленные соли могут иметь высокую температуру, выше 700 градусов Цельсия, при нормальном давлении, что обеспечивает высокий КПД реактора. А как известно из термодинамики, чем выше температура, тем лучше КПД.
Отсутствие высокого давления очень важно – это упрощает и удешевляет конструкцию реактора и делает его безопасным. К тому же жидкое топливо можно понемногу добавлять в активную зону, не останавливая реактор, что исключает возможность мощного взрыва», — рассказал он.
Ученый назвал еще одно преимущество реакторов, работающих на расплавах солей: они полезны для «дожигания» радиоактивных отходов. Один из таких реакторов сегодня строится Росатомом в Железногорске.
Константин Катин отметил, что для применения расплавленных солей важно знать их физико-химические параметры, в первую очередь, вязкость и теплопроводность. Однако их сложно измерять напрямую из-за высоких температур и радиоактивности смеси. Компьютерное моделирование для лантаноидов также не так просто выполнить, как для легких элементов.
«Мы провели многомасштабное моделирование смеси фторидов лития, натрия, калия, лантана и неодима. Используя релятивистские псевдопотенциалы для лантаноидов, мы определили законы их взаимодействия друг с другом и с другими атомами из первых принципов квантовой механики. На основе полученных данных мы подобрали параметры классического потенциала, в которые удалось «спрятать» всю сложность квантовой механики. Это позволило провести классическое молекулярно-динамическое моделирование, чтобы исследовать процессы теплопереноса в расплаве», — рассказал исследователь.
По его словам, механизм теплопереноса в расплавах сильно отличается от обычного фононного механизма, характерного для твердых тел. Часть тепла может переноситься за счет кратковременных ионных связей, время существования которых исчисляется десятками и сотнями пикосекунд, а также электромагнитными волнами, которые возникают при колебаниях ионов и поглощаются расплавом. С помощью подробного моделирования ученые определили зависимость теплопроводности и вязкости смеси от ее состава в диапазоне температур 750-1020 К, который соответствует рабочей температуре теплоносителя в реакторе.
«Разработанный нами многомасштабный подход будет полезен и для других фторидов лантаноидов и актиноидов, которые могут входить в состав ядерного топлива. Компьютерные исследования заменяют часть дорогостоящих и опасных экспериментов, необходимых для оптимизации работы реактора», – заключил Константин Катин.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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