核反应堆铁素体钢中的多尺度建模：从纳米级缺陷到脆化

核钢中的辐照诱发脆化是核电站安全长期运行的主要限制因素之一。为支持反应堆压力容器（RPV）寿命评估的准确与安全，我们开发了一个基于物理的模型，该模型预测 RPV 钢的硬化及随之而来的脆化，其作为少量合金元素纳米级团簇形成的后果。该模型被证明可对范围极广的材料提供可靠的脆化评估，且精度高于工业经验关联式。我们模型的核心是一个多尺度建模工具，在给定钢的化学成分及其辐照条件的情形下，预测溶质团簇的动力学。它基于如下观察：溶质团簇的形成源于由辐照诱发机制驱动的原子输运，不同于经典的形核—长大理论。我们随后表明，关于溶质团簇的预测信息可通过基于弥散障碍模型的标准硬化定律，转化为对辐照诱发脆化的可靠估计。我们通过将该模型应用于来自世界各地的数百个核反应堆容器，证明了我们方法的有效性。