Comprender la naturaleza de los daños por radiación en los materiales es de suma importancia para controlar la seguridad de los reactores nucleares. tecnología de semiconductores, y diseñar dispositivos confiables en el espacio. Durante más de 60 años, El método estándar para estimar analíticamente el daño por radiación en materiales ha sido una ecuación simple conocida como Kinchin-Pease. Sin embargo, el número de desplazamientos por átomo (DPA) obtenido a partir de esta ecuación no suele corresponder a ninguna cantidad físicamente medible en metales comunes. Esto se estableció experimentalmente hace unos 40 años, y las simulaciones por computadora realizadas durante los últimos 25 años han establecido firmemente la razón física de esto.

"La explicación es, en breve, que en metales, la irradiación produce en escalas de tiempo de picosegundos una zona similar a un líquido, durante la cual la fase de enfriamiento recombina gran parte del daño producido inicialmente, lo que lleva a una reducción de un tercio en el daño, "dice el profesor Kai Nordlund, quien dirigió la búsqueda del equipo de predicciones más precisas de la usabilidad de materiales en entornos nucleares. Los investigadores han publicado sus resultados en Comunicaciones de la naturaleza .

"Por otra parte, la formación del líquido transitorio conduce a una gran cantidad de átomos en el cristal, alrededor de un factor de 30 más que el valor DPA, ser reemplazado por otros después de que el líquido se haya enfriado, " él dice.

Aunque estos problemas están bien establecidos, hasta ahora no ha habido ningún intento de corregir los problemas de las ecuaciones DPA estándar.

En su artículo, titulado "Mejora de los cálculos de reemplazo y desplazamiento atómico con modelos de daños físicamente realistas, "los científicos presentan el resultado de su investigación. Condujo a la formulación de dos nuevas ecuaciones, las funciones DPA corregida por recombinación atérmica (arc-DPA) y sustituciones por átomo (RPA), cuales, con un aumento mínimo en la complejidad computacional, permiten predicciones precisas y comprobables experimentalmente de la producción de daños y la mezcla de radiación en los materiales.

Los investigadores esperan que las nuevas ecuaciones sirvan de base para formular predicciones más fiables y eficientes de la vida útil de los materiales en reactores nucleares y otros entornos con altos niveles de radiación ionizante. Esto es especialmente importante para formular nuevos tipos de centrales nucleares de fusión y de fisión.