8月15日消息，赫尔辛基大学研究团队在《Physical Review Letters》发表论文，通过大规模分子动力学模拟研究聚变堆环境中钨材料的初级辐射损伤，发现高能中子碰撞引发的原子级损伤可能比此前预期的更为严重，对聚变堆第一壁材料寿命评估具有重要参考价值。

聚变堆通过轻核聚变发电，但堆内极端环境会损伤环绕超高温等离子体的材料。主要损伤源之一是聚变反应释放的中子：高能中子撞击原子时会把原子撞离晶格位置，被位移的原子又连锁撞击其他原子，形成“初级辐射损伤”（级联碰撞）。钨因其高熔点和低溅射率，是ITER及未来聚变堆偏滤器和第一壁的首选材料。

论文第一作者Jesper Byggmästar向Phys.org表示：“本项目最初是我们将机器学习模拟模型适配到GPU上高效运行的一部分，之后我们意识到，可以运行比以往更大、更精确的模拟。”团队利用机器学习加速的分子动力学方法，在原子尺度重现了2 MeV反冲原子在钨晶格中引发的碰撞级联过程，追踪原子位移的完整动力学。

模拟结果显示，在聚变堆典型的高能反冲条件下，钨中产生的原子位移数量和缺陷结构均高于以往经验模型的预测。这意味着在实际聚变装置中，钨部件的肿胀、脆化和服役寿命衰减可能比设计裕度估计的更快。

对核材料与聚变工程而言，这项工作提供了一条高精度评估路径：机器学习势函数使模拟尺度突破了传统方法限制，可更真实地再现中子损伤过程，为钨基组件的服役寿命预测和抗辐照合金设计提供数据支撑。 （来源：Phys.org）