Comprender la naturaleza del daño por radiación en los materiales es de suma importancia para controlar la seguridad de los reactores nucleares, usar implantación de iones en la tecnología de semiconductores y diseñar dispositivos confiables en el espacio.
El enfoque estándar para estimar analíticamente el daño por radiación en los materiales ha sido durante más de 60 años una ecuación simple, conocida como "Kinchin-Pease". Sin embargo, el llamado número de "desplazamientos por átomo" dpa obtenido deEsta ecuación en metales comunes generalmente no corresponde a ninguna cantidad medible físicamente. Esto se estableció experimentalmente hace unos 40 años, y las simulaciones por computadora realizadas durante los últimos 25 años han establecido firmemente la razón física para esto.
"La explicación es, en resumen, que en los metales, la irradiación produce en escalas de picosegundos una zona similar a un líquido, que durante la fase de enfriamiento recombina gran parte del daño producido inicialmente, lo que lleva a un factor de reducción de 1/3en daños ", dice el profesor Kai Nordlund, quien estaba al frente del equipo en busca de predicciones más precisas sobre la usabilidad de los materiales en entornos nucleares, que ahora presentan sus resultados recién en Comunicaciones de la naturaleza .
"Por otro lado, la formación del líquido transitorio conduce a una cantidad masiva de átomos en el cristal, aproximadamente un factor de 30 más que el valor dpa, siendo reemplazado por otros después de que el líquido se haya enfriado", dice.
Formulando dos nuevas ecuaciones para corregir el problema
Aunque estos problemas están bien establecidos, hasta ahora no ha habido ningún intento de corregir los problemas de las ecuaciones dpa estándar.
publicado en su artículo "Mejorando el desplazamiento atómico y los cálculos de reemplazo con modelos de daños físicamente realistas" Comunicaciones de la naturaleza , los científicos presentan el resultado de una reconsideración del problema. Conduce a la formulación de dos nuevas ecuaciones, la "dpa corregida por recombinación atérmica" arc-dpa y las funciones de reemplazo por átomo rpa,que con un aumento mínimo en la complejidad computacional permite predicciones precisas y comprobables experimentalmente de la producción de daños y la mezcla de radiación en los materiales.
Los investigadores esperan que las nuevas ecuaciones sean una base para formular predicciones más confiables y eficientes de la vida útil de los materiales en reactores nucleares y otros entornos con altos niveles de radiación ionizante. Esto es especialmente importante para formular la fusión y nuevos tipos decentrales nucleares de fisión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Helsinki . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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