Моделирование радиационно-стимулированных изменений структуры конструкционных материалов ядерной техники на нано-масштабах

Изменение механических свойств конструкционных реакторных материалов под облучением (в частности, под нейтронным облучением) определяется темпом образования точечных дефектов, пространственным перераспределением вследствие радиационно-стимулированной диффузии точечных дефектов, атомов примесей, их кластеров, эффектами кластеризации и фазовыми переходами, образованием пор, дислокационных петель, дефектов упаковки, трасмутационными процессами и пр. Моделирование радиационной повреждаемости материалов необходимо для планирования и интерпретации облучательных экспериментов, для обоснования ресурсных возможностей элементов конструкции реакторов и для разработки новых радиационностойких материалов. Проект направлен на многомасштабное моделирование радиационно-стимулированных изменений наноструктуры конструкционных материалов ядерной техники и изменений режимов и параметров диффузии под действием реакторного облучения с применением разработанных авторами методов моделирования неклассической нуклеации в рамках стохастического обобщения подхода Кана-Хилларда, аномальной диффузии во фрактальных и зернограничных средах с привлечением уравнений с нелокальными операторами типа производных дробного порядка. Для обоснования параметров и режимов диффузии и дефектообразования планируется активно использовать атомистическое моделирование на основе теории функционала плотности (DFT), метода молекулярной динамики (МД) и метода Монте-Карло (МК). Будет проведено моделирование каскадных процессов в присутствии ранее сформировавшихся нано-размерных дефектов и атомистическое моделирование аномально-диффузионного поведения точечных дефектов в условиях упругой деформации. Планируется моделирование радиационно-стимулированных фазовых переходов первого рода на основе метода функционала плотности свободной энергии (стохастического уравнения Кана-Хилларда) с учетом генерационно-рекомбинационных процессов точечных дефектов и баллистического перемешивания. Планируется обосновать размерный эффект прочности на разрыв с использованием концепции автомодельности для пористых и зернограничных дефектных материалов с мультифрактальной структурой.