p Cientistas do MIPT descobriram uma possível explicação para a liberação anormalmente rápida de gás do combustível nuclear. Simulações de supercomputadores descobriram um mecanismo inesperado para acelerar o escape de bolhas de gás da matriz de cristal de dióxido de urânio para a superfície. O resultado aponta o caminho para eliminar a discrepância paradoxal de várias ordens de magnitude entre os modelos teóricos existentes e os resultados experimentais. O artigo foi publicado no Journal of Nuclear Materials . p A difusão de bolhas de gás durante a operação do reator é um dos tópicos importantes na energia nuclear relacionado à segurança de radiação. Bolhas de produtos de fissão gasosa (principalmente xenônio), acumulando no combustível, afetam muitas de suas propriedades. Portanto, é importante, no projeto e operação de reatores, para saber com que rapidez o gás escapa do combustível.

p Apesar do trabalho ativo de vários grupos científicos neste campo, ainda não há um entendimento completo dos mecanismos de difusão dos gases nos combustíveis. A recente série de trabalhos de pesquisadores franceses é uma evidência contundente desse fato. Os resultados apresentados por seu modelo proposto são dezenas de vezes mais baixos do que aqueles medidos em experimentos especiais. "O próprio fato de que resultados tão contraditórios e, na verdade, teoria impraticável foi publicada demonstra, por um lado, o grande interesse da comunidade científica neste problema e, no outro, a necessidade de encontrar fundamentalmente novos mecanismos físicos de difusão ultrarrápida, "diz o professor do MIPT Vladimir Stegailov.

p Os cientistas do MIPT liderados por Vladimir Stegailov foram capazes de simular a difusão de nanobolhas de xenônio no dióxido de urânio em um período de escala atômica de até três microssegundos (três bilhões de etapas de integração). Isso foi possível graças ao uso otimizado da potência do supercomputador e de códigos modernos. Esses cálculos de dinâmica molecular recorde permitiram a observação direta do movimento browniano da bolha e a descoberta de um mecanismo de difusão fundamentalmente novo.

p Pensava-se anteriormente que quanto maior a concentração de gás, mais lenta a difusão, como o gás interfere com o movimento do dióxido na superfície da bolha. Os autores mostraram que, ao atingir uma determinada concentração, o gás empurra os átomos da estrutura cristalina para posições inter-nodais.

p "Ao acumular, os átomos inter-nodais formam aglomerados que se movem rapidamente ao redor da bolha. A bolha e o cluster empurram um ao outro periodicamente e, portanto, movem-se significativamente mais rápido do que a bolha sozinha. Assim, surge um novo efeito - aceleração da difusão pelo gás ", explica Alexander Antropov, um estudante de pós-graduação na FEFM (Phystech School of Electronics, Fotônica e Física Molecular do MIPT) e um dos autores do estudo. O efeito descoberto ajudará a explicar a discrepância entre teoria e experimento.