Специалисты Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) провели теоретическое моделирование воздействия радиации на различные химические элементы. Как говорится в сообщении МАГАТЭ, это исследование должно найти применение в тех областях, где материалы могут подвергаться воздействию излучения, в т.ч. в ядерной промышленности, медицине, биологии, космической технике и др.
В исследование вошли 83 химических элемента из ныне известных 118 (остальные 35 элементов имеются в природе или синтезируются в настолько микроскопических количествах, что для прикладных целей интереса не представляют).
Проводился анализ взаимодействия вещества как с частицами ионизирующего излучения, возникающего в процессе радиоактивного распада (альфа-, бета- и гамма-излучение), так и в нейтронном потоке, например, имеющемся внутри атомного реактора (как подчёркивают авторы исследования, последний случай важен для выбора конструкционных материалов, подходящих для использования в атомных реакторах).
В основу исследования положен тот факт, что «столкновение» частицы ионизирующего излучения с атомом вещества, даже если и не приведёт к ядерной реакции, то ведёт к «сдвигу» этого атома в кристаллической решётке материала. Моделирование таких взаимодействий при большом количестве атомов позволит понять, какие изменения будут происходить с веществом в макроскопическом объёме под воздействием различной интенсивности излучения.
Данная методика расчётов известна как «модель смещений Норгетта−Робинсона-Торренса» на атом (NRT-dpa). Хотя она применяется ещё с 1975 года, но ранее использовавшиеся вычислительные мощности позволяли провести исследования только для ограниченных случаев – например, когда конструкционным материалом в реакторе является железо, а энергия нейтронов не превышает 2 МэВ.
Теперь же для получения этой информации для более широкого количества материалов МАГАТЭ организовало «проект координационных исследованийexternal link, opens in a new tab» (CRP), в рамках которого и была проведена эта работа. В данном проекте участвовали учёные из 19 научных учреждений из 14 стран.
Как отмечается, один из новых вариантов применения этой методики – изучение поведения чувствительных к радиации материалов, таких, как кремний, используемый в электронной технике, в условиях космической радиации. Также планируется активно применять этот метод для моделирования поведения конструкционных материалов термоядерных реакторов.
Результаты проведённых расчётов МАГАТЭ выложит в открытом доступе для широкого практического использования. В 2022 году также планируется проведение семинара МАГАТЭ, посвящённого данной теме.
