Моделирование эволюции наноструктуры конструкционных реакторных материалов, управляемой нелинейной аномальной диффузией примесей и дефектов

Цель: развитие современной кинетической теории эволюции наноструктуры конструкционных сплавов ядерной техники на основе моделей нелинейной и аномальной диффузии примесей и дефектов. Исследованы генерация и диффузия дефектов и атомов примесей в условиях реакторного облучения с учетом неоднородностей (дислокаций, границ зерен и др.) и зависимости темпов диффузии от концентрации дефектов, и выявлены режимы аномальной и нелинейной диффузии. На основе метода функционала плотности свободной энергии (с привлечением нелинейного уравнения Кана - Хилларда) изучена эволюция наноструктуры в конструкционных сплавах ядерной техники с учетом неоднородности распределения вещества. Путем решения уравнения Фоккера - Планка с производными дробного порядка обобщены модели нуклеации и растворения преципитатов, управляемых нелинейной аномальной диффузией частиц. Описана эволюция дефектной структуры в важнейших конструкционных сплавах ядерной техники на основе железа и циркония. Разработан новый подход кмногомасштабному моделированию образования точечных радиационных дефектов в твердых телах, находящихся в условиях облучения. Указанный подход подразумевает совместное применение моделирования каскадов атомных смещений и стохастических уравнений реакции диффузии для концентрационного поля радиационных дефектов. Завершена разработка феноменологической модели распада бинарных твердых растворов с учетом влияния границ зерен на распределение компонентов, которая опирается на предположение о различии параметров взаимодействия в объеме зерна и вблизи его границы и позволяет анализировать различные типы распределения компонентов твердого раствора между зернограничной областью и объемом зерна. Предложена и исследована модель зернограничной дисперсионной диффузии примесей с учетом энергетического беспорядка состояний в зернах и на границах и нелинейных эффектов вследствие взаимодействия примесей. Получено уравнение для анализа эволюции концентрационного поля с учетом зависимости параметров взаимодействия от координат. Завершена разработка модели фазового перехода 1-го рода, протекающего по механизму зарождения - роста, с учетом флюктуаций, наличия протяженного межфазного слоя, зависимости поверхностного натяжения от размера зародыша, взаимодействия зародышей между собой и целого ряда других факторов. Созданная модель на асимптотических участках удовлетворительно согласуется с теориями диффузионного роста и коалесценции. Исследованы немарковские обобщения стохастических моделей вызванного ростом и объединением микротрещин разрушения материала, учитывающие зависимость кинетики роста отпредыстории. Разработана схема применения метода функциональных подстановок к построению и интегрированию уравнений динамики бесконечных и конечных цепочек нелинейных диффузионных уравнений. Предложен комбинированный метод молекулярной динамики - кинетический метод Монте-Карло для атомистического моделирования миграции СМА-конфигурации в ГПУ-кристалле, который был применен для циркония.