Физики использовали суперкомпьютер Summit для микроскопического квантового многочастичного моделирования «разрыва шейки» ядра при его делении. Об исследовании сообщает пресс-служба Окриджской национальной лаборатории.
Американские физики получили детальную картину финальной стадии ядерного деления, используя один из самых мощных суперкомпьютеров в мире. Моделирование показало неожиданные детали процесса, на котором основана работа атомных электростанций и ядерная медицина.
Исследователи из Вашингтонского университета и Лос-Аламосской национальной лаборатории провели полностью микроскопическое квантовое моделирование момента, когда атомное ядро разрывается на две части. Для этого они задействовали суперкомпьютер Summit.
Системе потребовалось около 15 часов непрерывной работы для расчета каждого варианта деления. Ученые моделировали сценарии для трех различных ядер — урана — 238, плутония — 240 и калифорния — 252 — с различными начальными условиями. Всего на эксперимент затратили почти миллион нодо-часов вычислительных мощностей.
Моделирование ядерного деления. Изображение: Los Alamos National Laboratory
Анализ показал, что процесс разрыва ядра происходит не хаотично, как считалось ранее. Точка, где ядро в итоге разорвется, определяется задолго до самого деления — как будто в материале заранее появляется «слабое место». Кроме того, физики обнаружили, что перед разделением протоны покидают зону разрыва раньше нейтронов, а сам момент разрыва является самой быстрой стадией всего процесса деления.
«Это, вероятно, самое точное и тщательное теоретическое описание разрыва ядра, без каких-либо предположений и упрощений», — отметил руководитель исследования, профессор физики Вашингтонского университета Аурел Булгак. Результаты исследования помогут понять процессы, происходящие в ядерных реакторах, и могут привести к улучшению методов ядерной медицины.
Физики планируют провести лабораторные эксперименты, чтобы подтвердить теоретические выводы.
