Современная наука активно ищет способы измерения свойств жидких солей, что осложняется их высокой температурой и коррозийностью. Для развития металлургии и атомной энергетики крайне важны точные расчетные модели. Значительный шаг в этом направлении сделан благодаря исследованию, опубликованному в Journal of Molecular Liquids при поддержке гранта РНФ.
Жидкие соли представляют собой обширную группу материалов с впечатляющим промышленным потенциалом. Специалисты постоянно улучшают характеристики солевых расплавов для оптимизации производства высокочистых металлов — титана, кальция, алюминия, а также для создания инновационных ядерных реакторов будущего.
В процессе перехода к экологически чистой энергетике атомные электростанции займут ведущие позиции наравне с солнечными и ветровыми установками. Хотя термоядерный синтез пока остается делом будущего, уже сейчас существует перспективная технология, основанная на использовании специально подобранных солевых расплавов.
Инновационные жидкосолевые реакторы демонстрируют значительные преимущества перед традиционными установками в плане безопасности, экологичности и энергоэффективности. Они исключают риск водородных взрывов, подобных случившемуся в Фукусиме. Работа при атмосферном давлении (вместо 75-150 атмосфер у current АЭС) делает их безопаснее и экономичнее. Возможность дозаправки без остановки и вдвое более высокая рабочая температура обеспечивают превосходную производительность.
Особенно важно, что такие реакторы способны утилизировать радиоактивные отходы существующих АЭС, включая нептуний-237, америций-237 и другие минорные актиниды. Это решает острую проблему захоронения опасных материалов, превращая их в полезное топливо.
Для реализации потенциала жидких солей необходимо детальное понимание их свойств в различных условиях. Сложность заключается в огромном количестве возможных составов и трудоемкости натурных испытаний из-за экстремальных характеристик расплавов.
Научная группа предложила инновационный подход к расчету свойств жидких солей, используя машинное обучение и молекулярно-динамическое моделирование. Метод основан на межатомных потенциалах, обучаемых на квантово-механических расчетах. Это позволяет получать точные результаты без колоссальных вычислительных затрат.
Методология успешно протестирована на соли FLiNaK (смесь LiF, NaF, KF), показав отличное соответствие экспериментальным данным. Дальнейшие исследования позволят изучить другие составы и свойства, что ускорит разработку реакторов нового поколения.
Представленное решение знаменует важный шаг в развитии экологически чистой ядерной энергетики. Компьютерное моделирование существенно сократит потребность в дорогостоящих экспериментах и ускорит внедрение передовых технологий.
