نمک مذاب به نمک‌هایی گفته می‌شود که تا دماهای بسیار بالا برده شده و در نتیجه تبدیل به مایع می‌شوند. پژوهشگران آمریکایی کلرید سدیم را که معروف به قرص نمک است مورد بررسی قرار دادند. به گفته‌ی نویسندگان این مقاله، نمک مذاب ویژگی‌هایی دارد که آن را برای استفاده در سیستم خنک‌کننده‌ی راکتورهای هسته‌ای ارزشمند میکند. همچنین از نمک‌های مذاب برای انتقال گرما و ذخیره‌ی انرژی در برج‌های خورشیدی استفاده می‌شود.

جالب است که نمک در حالت جامد عایق الکتریسیته است اما در حالت مذاب برای انتقال الکتریسیته استفاده می‌شود. نمک‌های مذاب در دماهای بالا پایدار هستند و می‌توانند انرژی زیادی را در خود نگه‌داری کنند. به علت این ویژگی‌های ترمودینامیکی خوب نمک‌های مذاب، مواد خوبی برای ذخیره‌ی انرژی در نیروگاه‌های خورشیدی هستند و در نیروگاه‌های هسته‌ای به عنوان خنک‌کننده بکار گرفته می‌شوند. با استفاده از این پژوهش دانشمندان می‌توانند خوردگیِ حاصل از استفاده از این نمک‌ها در راکتورهای هسته‌ای که به عنوان نمونه در نسل‌های جدید راکتورها دیده شده است را بررسی کنند.

این مطالعه یک رویکرد قابل اعتماد برای مطالعه تبدیل گاز محلول به بخار در نمک های مذاب ارائه می دهد و به مهندسان کمک می کند تا تأثیر ناخالصی ها و املاح مختلف بر خوردگی را درک کنند. همچنین به محققان کمک می کند تا انتشار گازها (که بطور بالقوه سمی هستند) به جو را مطالعه کنند که برای راکتورهای هسته ای نمک مذاب نسل چهارم بسیار مفید خواهد بود.

«ما از نظریه‌های  شیمیایی و شبکه عصبی عمیق خود که با استفاده از داده های تولید شده توسط شبیه سازی کوانتومی آموزش داده شده‌اند، برای مدل سازی ترمودینامیک حلالیت نمک مذاب با دقت بالا استفاده کردیم.» نمک های مذاب هنگام گرم شدن منبسط نمی شوند، برخلاف آب که می تواند در دماهای بالا فشار شدید ایجاد کند. فشار داخل یک راکتور هسته ای بسیار بالا می رود. این مشکل طراحی راکتور است که منجر به خطرات بیشتر و هزینه های بالاتر می شود.

نویسندگان مقاله گفتند «در Oak Ridge، ما سریع‌ترین ابررایانه جهان را داریم، بنابراین آزمایش ما در اینجا زمان کمتری می‌برد. اما در ابررایانه‌های معمولی، اجرای این شبیه‌سازی‌های کوانتومی ممکن است هفته‌ها یا ماه‌ها طول بکشد. داشتن مدل های دقیق از این نمک ها مهم است. ما اولین گروهی بودیم که انرژی آزاد کلرید سدیم را در دمای بالا در مایع محاسبه کردیم و آن را با آزمایش های قبلی مقایسه کردیم. بنابراین ما ثابت کردیم که این یک تکنیک مفید است.»

این تکنیک در حال حاضر برای خنک‌کردن راکتورهای کنونی در حال گسترش است اما هدف گروه بکارگیری این سیستم در آینده برای راکتورهای هسته‌ای فیوژن است که سالهاست پژوهشگران بدنبال عملی کردن استفاده از آن راکتورها هستند.

نتایج این پژوهش در نشریه Chemical Science منتشر شده است.