Физики из МФТИ и ОИВТ РАН описали подвижность линейных дефектов кристаллической структуры — дислокаций — в ядерном топливе на основе диоксида урана, что позволит в дальнейшем предсказывать поведение топлива в ходе эксплуатации. Статья опубликована в International Journal of Plasticity.

Ученые с помощью вычислительных методов создали модель изолированной дислокации в идеальном кристалле диоксида урана и рассчитали изменение скорости ее передвижения в зависимости от температуры и внешних сил, воздействующих на кристалл. Далее они проанализировали результаты моделирования в рамках статистической физики и получили модель, которая описывает поведение дислокаций в широком диапазоне температур при различных сдвиговых напряжениях, в итоге появилась возможность, зная необходимые параметры, рассчитать скорость, с которой будет двигаться дефект.

Опираясь на полученную модель, уже в ближайшем будущем можно будет проводить моделирование для более масштабных систем и исследовать процессы, происходящие на макроуровне в реальных топливных таблетках. «Мы сделали важный шаг на пути к описанию таких сложных процессов, как распухание и охрупчивание ядерного топлива в условиях эксплуатации, полностью основываясь на компьютерном моделировании», — сказал Сергей Стариков, один из авторов статьи, доцент МФТИ и старший научный сотрудник ОИВТ.