На основі аналізу сучасного стану вільно розповсюджуваних програмних засобів мікроскопічного атомістичного, мезоскопічного кінетичного та макроскопічного континуального моделювання радіаційних ефектів у НВК ВДЕРТ сформовано програмний комплекс багаторівневого комп'ютерного моделювання радіаційно-стимульованих змін структури матеріалів та еволюції їх поверхні під опроміненням.
Багаторівневе моделювання (Multi-Scale Modeling & Simulation, MSMS, див. Рис. 1) — це погоджене послідовне математичне моделювання нерівноважних еволюційних процесів на різних структурних рівнях і просторово-часових масштабах їх перебігу. У багатьох своїх застосуваннях воно послідовно виявляє зв'язок між фундаментальними механізмами, зосередженими у процесах на мікрорівні, та вирішенням прикладних завдань щодо опису і передбачення поведінки великих макроскопічних систем.
Рисунок 1 – Діаграма просторово-часових масштабів багаторівневого моделювання та відповідних методів і моделей
Програмний комплекс (див. Рис. 2) складається з пакетів молекулярно-динамічного моделювання Sandia LAMMPS, кінетичного Монте-Карло моделювання Sandia SPPARKS і моделювання методом скінченних елементів FreeFEM++. Він інтегрований з оригінальними кодами НВК ВДЕРТ RaT 3.1 і MICKSER для моделювання переносу випромінювання у речовині та розрахунків первинного радіаційного пошкодження матеріалів, а також передбачає інтеграцію з пакетами перших принципів ab initio моделювання NWChem і CP2K.
Рисунок 2 – Схема створеного у НВК ВДЕРТ програмного комплексу для багаторівневого моделювання радіаційного впливу на матеріали
Створений програмний комплекс передбачається застосувати для погодженого за вхідними/вихідними даними багаторівневого моделювання
радіаційного пошкодження перспективних матеріалів реакторів нового (IV) покоління під імітаційним їх реакторним опроміненням опроміненням зарядженими частинками на прискорювачах іонів та електронів ННЦ ХФТІ;
корозії та окиснення матеріалів під опроміненням в агресивних середовищах;
процесів іонної імплантації та іонно-плазмових методів модифікації поверхні і синтезу нових функціональних матеріалів.
У 2016 р. програмний комплекс і методика його використання були відпрацьовані на актуальному практичному прикладі багаторівневого моделювання процесів плазмохімічного синтезу графану — нового функціонального наноматеріалу на основі графену.