Вязкость и теплопроводность жидких металлических теплоносителей из первопринципных расчетов.

Жидкие металлы имеют широкое применение в области ядерной энергетики, так как обладают превосходными свойствами теплопередачи и могут использоваться в системах низкого давления, таких как быстрые реакторы. Например, жидкий свинец (Pb) и натрий (Na) используются как теплоносители в реакторах на быстрых нейтронах. Транспортные свойства жидких металлов являются важной темой исследований при их использовании в ядерных системах. Такие исследования предназначены для борьбы с коррозией материалов и осадками при нормальной эксплуатации, для защиты работников предприятия, населения и окружающей среды от радиационного облучения во время аварии, а также моделирования гипотетических условий, которые могут привести к нарушению нормальной работы реактора и даже техногенным катастрофам. Однако, при измерении транспортных свойств, таких как вязкость и теплопроводность, жидких металлов в широком диапазоне условий традиционными высокотемпературными экспериментальными методиками возникают трудности вследствие высокой реакционной способности соответствующих образцов, а также трудностями с поддержанием чистоты образца жидкого металла, на которую может сильно влиять окружающая атмосфера и контейнер, используемый для расплава. Поэтому наблюдается недостаток точных и надежных данных о теплопроводности и вязкости свинца и натрия в области высоких температур. Помимо экспериментов, в последнее время в связи с развитием суперкомпьютерной вычислительной техники стали особенно актуальны квантовые молекулярно-динамические расчеты на основе теории функционала плотности для понимания механизмов явлений, происходящих в жидких металлах. Длительное динамическое моделирование в пределах разумного времени вычислений позволяет определять термодинамические функции электронной и ионной подсистем, и как следствие транспортные свойства жидких металлов, со статистической точностью. При этом надежность получаемых данных подтверждается отличным согласием с экспериментальными данными. Поэтому, первопринципные расчеты, предлагаемые руководителем данного проекта, позволят получить надежные данные о теплофизических и транспортных свойствах критически важных металлов ядерной промышленности. Полученные данные помогут существенно улучшить понимание транспортных свойств свинца и натрия, устранив в том числе неопределенность в теоретических и экспериментальных оценках. С учетом практической важности рассматриваемых материалов как жидких теплоносителей, решение данной задачи имеет огромное общемировое и общечеловеческое значение.