Perspectives on multiscale modelling and experiments to accelerate materials development for fusion

核融合における材料開発促進のためのマルチスケールモデルと実験の展望

Gilbert, M. R.*; 荒河 一渡*; 鈴土 知明   ; 都留 智仁   ; 他26名*

Gilbert, M. R.*; Arakawa, Kazuto*; Suzudo, Tomoaki; Tsuru, Tomohito; 26 of others*

核融合炉環境における材料性能の予測において、計算科学モデリングが重要な役割を果たしており、第一世代の核融合発電所が稼働し長期的な挙動の観察が可能になるまで継続することが予定されている。2019年に、主要な専門家のグループがIEAの傘下の会合に参加し、核融合材料のモデル化における現在の位置と進行中の課題、および高度な実験特性評価がモデルの改善にどのように役立つかについて議論した。本論文は、そのワークショップ中に行われた議論から得られたレビューとして報告するものである。照射誘発欠陥の生成と基本特性のモデリング、ガスの挙動、クラスタリング、欠陥成長と相互作用、新しいマルチスケールシミュレーション、および高度な実験によるモデリングと実験の連携に関する取り組みについて議論した。

Modelling will continue to do so until the first generation of fusion power plants come on line and allow long-term behaviour to be observed. In the meantime, the modelling is supported by experiments that attempt to replicate some aspects of the eventual operational conditions. In 2019, a group of leading experts met under the umbrella of the IEA to discuss the current position and ongoing challenges in modelling of fusion materials and how advanced experimental characterisation is aiding model improvement. This review draws from the discussions held during that workshop. Topics covering modelling of irradiation-induced defect production and fundamental properties, gas behaviour, clustering and segregation, defect evolution and interactions are discussed, as well as new and novel multiscale simulation approaches, and the latest efforts to link modelling to experiments through advanced observation and characterisation techniques.