Patrisiya Delasi, Miçiqan Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kompozisiya, spektral və hesablama dəyişənləri arasında He/dpa diapazonlarını istehsal etmək üçün FISPACT-II ətrafında işləyən Python proqramı olan F-SCATTER-in girişləri, hesablamaları və çıxışları. Mənbə: Fizika Jurnalı: Energy (2026). DOI: 10.1088/2515-7655/ae4ff2

Miçiqan Mühəndislik Universitetinin Oak Ridge Milli Laboratoriyası və onun idarəetmə podratçısı UT-Battelle ilə birgə apardığı bir araşdırmaya görə, qabaqcıl parçalanma və termoyadro enerjisi sistemi materiallarında əmələ gələn helium yan məhsullarının hesablamalarının standartlaşdırılması reaktorun təhlükəsizliyini və ömrünü artıra bilər.

Tədqiqatçılar bir sıra simulyasiyalar vasitəsilə modelləşdirmə fərziyyələrinin və karbon, azot və nikel kimi əsas ərinti elementlərinin helium generasiyası proqnozlarına əhəmiyyətli dərəcədə təsir etdiyini aşkar etdilər. Əgər buna diqqət yetirilməsə, real reaktorlarda artıq helium materiallar şişdikcə və kövrəkləşdikcə komponentlərin daha sürətli sıradan çıxmasına səbəb ola bilər.

“Əgər istifadə olunarsa, hesabat metodlarımız həm ölkə daxilində, həm də beynəlxalq səviyyədə yaradılan nüvə materialları verilənlər bazalarının eksperimental və modelləşdirmə dəqiqliyini artıracaq və qabaqcıl nüvə texnologiyalarının sürətli tətbiqinə təkan verəcək”, – deyə UM-də nüvə mühəndisliyi və radiologiya elmləri professoru və “Journal of Physics: Energy” jurnalında dərc olunmuş tədqiqatın müvafiq müəllifi Kevin Field bildirib .

Helium generasiyasının hesablanması

Həm bölünmə, həm də termoyadro reaktorları neytron transmutasiyası adlanan proses vasitəsilə helium istehsal edir. Reaksiyalar ətrafdakı metal qabla toqquşan yüksək enerjili neytronlar buraxır. Metal atomları neytronu tutur və onu yeni elementə çevirir və əlavə məhsul kimi helium qazını buraxır.

Helium əmələ gəlmə sürəti, atom başına yerdəyişmə başına milyon atom hissəsi və ya He/dpa kimi təmsil olunur. Əsasən, bu metrik, müəyyən bir müddət ərzində radiasiya ilə metalın kristal qəfəsindəki yerindən çıxarılan hər atom üçün nə qədər helium istehsal olunacağını təxmin edir.

Heliumun əmələ gəlmə sürətinin səhv proqnozlaşdırılması bahalı reaktorda tez-tez təmirə ehtiyac yarada bilsə də, əvvəlki tədqiqatlar mümkün qeyri-müəyyənlikləri nəzərə almadan onu sabit material sabiti kimi qəbul etmişdir.

“Biz bu tədqiqatı bəzi maraqlı materiallarda heliumun əmələ gəlmə sürəti ilə bağlı köhnə hesablamalara yenidən baxaraq inkişaf etdirdik və bu, bizi bu hesablamaları düzgün aparmaq üçün nə qədər qeyri-müəyyənliyin mövcud olduğunu və nəzərə alınmalı olduğunu anlamağa vadar etdi”, – deyə UM-nin fizika ixtisası üzrə bu yaxınlarda məzunu və tədqiqatın aparıcı müəllifi Aleksandr Birminhem bildirib.ENDF/B-VIII.0 neytron kəsişmə kitabxanası və FISPACT-II 5.0 simulyasiyalarından istifadə edərək zərərin funksiyası kimi helium əmələ gəlmə sürətləri (dpa). Mənbə: Fizika Jurnalı: Energy (2026). DOI: 10.1088/2515-7655/ae4ff2

Simulyasiyaların sistematik sınağı

Tədqiqat qrupu F-SCATTER adlı xüsusi Python əsaslı proqram hazırladı. Proqram, qabaqcıl nüvə simulyasiyası üçün multifizika proqramı olan FISPACT-II istifadə edərək minlərlə simulyasiyanı avtomatlaşdırır.

Hər bir simulyasiya, helium proqnozlarına təsirini müəyyən etmək üçün dəyişənləri – ərinti tərkibini (qəbul edilmiş istehsal standartları daxilində), neytron enerjilərini, hesablama metodologiyalarını və nüvə məlumat kitabxanasını – müəyyən edilmiş sərhədlər daxilində dəyişir.

Hesablama metodologiyaları FISPACT-II məlumatlarından helium generasiyasını çıxarmağın üç fərqli yoluna aiddir:

1. Qiymətləndirmə metodu: Hər zaman mərhələsində helium və zərər nisbətlərinin nisbətini hesablayın
2. Zaman nisbətləri metodu: Zaman ərzində bütün helium nisbətlərini və zərər nisbətlərini toplayırıq və sonra nisbəti tapırıq
3. Cəm metodu: Hər zaman mərhələsində proqram təminatı tərəfindən təmin edilən helium dəyərini cəmlənmiş zərər dərəcələrinə bölün

Helium generasiyası proqnozları çox müxtəlifdir

Dörd qabaqcıl metal ərintisində sınaqdan keçirildikdə, simulyasiyalar helium generasiya sürətlərinin sınaqdan keçirilmiş hər bir dəyişəndən güclü şəkildə asılı olduğunu göstərdi. Neytron enerjilərinin nəticələrə təsir edəcəyi gözlənilsə də, nüvə məlumat kitabxanasının seçimi helium generasiya proqnozlarında tez-tez 231%-ə qədər, bəzən isə 859%-ə qədər həddindən artıq fərqlər yaratdı.

Ərinti tərkibi qeyri-müəyyənliyin digər əsas mənbəyi idi, çünki helium generasiyası proqnozları çox müxtəlif idi və bir halda səhvlər 98%-ə qədər yüksəldi. Çox vaxt ərintidə yalnız azot və ya nikel kimi tək bir element daha yüksək ehtimal reaksiyalarında daha çox helium buraxdıqca proqnozlaşdırılan sürətlərə təsir göstərir. Bu tapıntı sənaye üçün, xüsusən də müxtəlif metal istehsalçılarının fərqli tərkib nəzarətinə malik olduqları üçün ərintilərini harada və necə əldə etdikləri üçün nəticələrə malikdir.

Fild dedi: “Nüvə məlumat kitabxanasının və hesablama metodunun son cavaba nə qədər təsir etdiyinə həqiqətən təəccübləndik. Bu o qədər əhəmiyyətlidir ki, sanki duzlu bir yeməyə duz əlavə etməyi unutmaqla nəticələnən şirin bir yeməyə bənzəyir”.

Tədqiq edilən hesablama metodları arasında zaman sürəti metodu ən etibarlı idi və müxtəlif neytron enerjiləri üzrə ardıcıl hesablamaya nail oldu. Cəm metodu heliumu az qiymətləndirməyə meylli idi, sürət metodu isə zamanla transmutasiya sürətindəki dəyişiklikləri qaçırdı.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Helium generasiya proqnozları üçün standartlaşdırılmış metod

Tədqiqatçılar mövcud və gələcək nüvə enerjisi üçün qaz halında transmutasiya sürətlərinin müəyyən edilməsi və bildirilməsi üçün standartlaşdırılmış bir metod təklif edirlər.

Ən yaxşı təcrübələrə tək bir nöqtə dəyəri əvəzinə, gözlənilən helium istehsalının hesablanmış diapazonunun bildirilməsi, ərintilərin unikal istilik təyinatının və iz elementlərinin göstərilməsi və reaktorun həm xam, həm də rəqəmsal olaraq təkmilləşdirilmiş neytron spektrlərinin sənədləşdirilməsi daxildir. Birlikdə, bu standartlar real dünya məlumatları ilə gələn material çirklərini və modelləşdirmə qeyri-müəyyənliklərini nəzərə alır.

“Helium istehsalı həm ərimə, həm də parçalanma sistemlərində struktur materialların yüksək temperaturda kövrəkliyinə və ölçülü sabitliyinə güclü təsir göstərir. Sənaye sahələri öz texnologiyalarını qiymətləndirmək və tətbiq etmək üçün irəlilədikcə, material sistemləri və mühitləri arasında müqayisələr üçün qeyri-müəyyənlik hissi ilə standart analiz metoduna ehtiyac duyulur”, – deyə Oak Ridge Milli Laboratoriyasının tədqiqat və inkişaf üzrə mütəxəssisi və tədqiqatçısı Stiven Taller bildirib.

Daha çox məlumat

Alexander J Birmingham və digərləri, Bölünmə və ərinti ərintiləri üçün helium generasiyası proqnozlarındakı qeyri-müəyyənliklər haqqında, Fizika Jurnalı: Energy (2026). DOI: 10.1088/2515-7655/ae4ff2

Əsas anlayışlar

Nüvə mühəndisliyiNüvə reaksiyalarıPlazma birləşməsi

Miçiqan Universiteti tərəfindən təmin edilir Bu hekayənin arxasında kim dayanır?

Lisa Lock

İncəsənət tarixi bakalavr, maddi mədəniyyət magistri. Keçmiş muzey redaktoru, paramedik və transplantasiya koordinatoru. 2021-ci ildən Science X üçün redaktorluq edir. Tam profil →

Robert Egan

Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan səyahətlər. Tam profil →

Daha ətraflı araşdırın