重新考虑材料中的损伤产生和辐射混合

了解材料中辐射损伤的性质对于控制核反应堆的安全性，使用半导体技术中的离子注入以及在太空中设计可靠的器件至关重要。

分析估算材料辐射损伤的标准方法已有60多年的历史，称为“Kinchin-Pease”。然而，从该等式获得的所谓的“每原子位移”(dpa)数不是普通金属通常对应于任何物理上可测量的量。这是在大约40年前通过实验确定的，并且在过去25年中进行的计算机模拟已经确定了这方面的物理原因。

“简而言之，在金属中，辐射会在皮秒时间尺度上产生类似液体的区域，在冷却阶段会重新组合最初产生的大部分损坏，从而导致损失减少1/3 “负责寻找核环境中材料可用性更准确预测的团队负责人Kai Nordlund教授说道，现在他们已经在Nature Communications中公布了他们的结果。

“另一方面，瞬态液体的形成导致晶体中的大量原子，比dpa值大约多30倍，在液体冷却后被其他原子取代，”他说。

制定两个新方程来纠正问题

即使这些问题已经确立，但迄今为止还没有尝试纠正标准dpa方程的问题。

科学家们在自然通讯杂志上发表的文章“用物理现实损伤模型改进原子排斥和替换计算”中提出了重新考虑该问题的结果。它导致了两个新方程的制定，即“无热重组校正dpa”(arc-dpa)和每原子替换(rpa)函数，其计算复杂度的最小增加允许准确和实验可测试的预测材料中的损伤产生和辐射混合

研究人员预计，新方程将成为制定更可靠和有效预测核反应堆和其他高电离辐射环境中材料可用寿命的基础。这对于制定核聚变和新型裂变核电站尤为重要。