Исследователи из России разработали новые марки стали, обладающие оптимальными свойствами для производства различных компонентов ядерных реакторов и других установок атомной энергетики. Новые сплавы позволят сделать корпусы атомных реакторов с улучшенными механическими свойствами, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
"В работе мы реализовали полный цикл поиска новых материалов: сбор базы данных, обучение моделей машинного обучения, разработка эволюционного алгоритма поиска новых сталей и самое важное - экспериментальная верификация найденных соединений. Крайне мало работ, в которых проводился подобный цикл и в результате которых были бы обнаружены новые стали с улучшенными свойствами", - пояснил заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Иван Круглов, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Как отмечают исследователи, для производства корпуса и многих других компонентов атомных электростанций чаще всего используются особые марки стали, содержащие в себе хром, никель, молибден и ванадий. Эти сплавы отличаются высокой стойкостью и прочностью в очень широком диапазоне параметров среды, что необходимо для обеспечения безопасности работы АЭС даже в экстремальных условиях.
Российские физики разработали систему ИИ на базе алгоритмов машинного обучения, которая позволяет разрабатывать новые формы этих марок стали и подбирать оптимальное соотношение их компонентов, улучшающее механические характеристики данных сплавов. Для ее разработки специалисты из ВНИИА имени Духова и МФТИ создали обширную базу данных по сталям, включающую 294 состава сталей и более 4 000 наборов данных по их механическим свойствам и параметрам термообработки.
Эта система ИИ работает следующим образом - сначала в алгоритме генерируется первое поколение сталей случайным образом, которые впоследствии приобретают небольшие изменения в результате "мутаций" и участвуют в "скрещивании", комбинировании свойств нескольких перспективных вариантов стали. Для увеличения точности расчетов свойств сталей ученые добавили в алгоритм обучения микроструктурные параметры, что позволило ИИ "запоминать" и использовать более сложные закономерности.
В рамках последующих тестов система ИИ предложила пять составов для сталей, превосходящих по механическим свойствам уже существующие марки этого материала. Ученые синтезировали эти сплавы и обнаружили, что новые стали обладают высоким пределом длительной прочности, ударной вязкости и пределом текучести. Благодаря этому, разработанные ИИ материалы являются особо перспективными для конструирования более надежных корпусов реакторов, подытожили исследователи.