МОСКВА, 16 января. /ТАСС/. Физики из России провели масштабное исследование, которое позволило впервые с высокой точностью определить теплофизические свойства циркония в жидком и сверхкритическом состоянии при экстремально высокой температуре. Это открытие поможет сделать АЭС более безопасными, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
"Современные методы моделирования на основе теории функционала плотности и мощные суперкомпьютеры позволяют воспроизводить физические условия, которые невозможно или крайне сложно воссоздать в лаборатории. Это особенно важно для материалов, таких как цирконий, используемых в экстремальных условиях, включая ядерные реакторы", - пояснил доцент МФТИ Дмитрий Минаков, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Как отмечается в сообщении, российским физикам удалось максимально точно проверить уже существующие данные по свойствам и поведению циркония при сверхвысокой температуре, а также уточнить его физические характеристики благодаря уникальной комбинации из квантово-механических расчетов и экспериментов, которые проводились с реальным цирконием при сверхвысоком давлении (3 тыс. атмосфер) и температуре (6 тыс. градусов Кельвина).
"Наш метод нагрева металлических образцов циркония, помещенных в камеру с давлением инертного газа в несколько тысяч атмосфер, при помощи импульсов тока высокой плотности позволяет получить уникальные данные. Эти сведения затем дополняются результатами квантово-механических расчетов. Такой подход не только позволяет повысить надежность результатов, но и дает возможность изучать явления, выходящие за пределы возможностей эксперимента", - пояснил заведующий лабораторией экстремальных энергетических воздействий ОИВТ РАН (Москва) Михаил Шейндлин, чьи слова приводит Центр научной коммуникации МФТИ.
Проведенные учеными опыты и расчеты позволили им максимально точно измерить, как меняется сопротивление циркония, его плотность, теплоемкость и удельная теплота плавления, а также другие ключевые физические характеристики по мере роста температуры. Также ученые определили температуру, давление и плотность, при которых расплавленный цирконий превращается из жидкости в газ.
По словам исследователей, эти результаты существенно уточняют представления о свойствах циркония при высоких температурах, поскольку ранее оценки критической температуры варьировались в диапазоне от 8 до 17 тыс. градусов Кельвина. Проведенные российскими физиками опыты указали, что эта температура равняется 9,4 тыс. градусов Кельвина, что в будущем позволит более точно прогнозировать поведение циркония в экстремальных средах, в том числе внутри ядерных реакторов.