鎢（W）作為等離子體壁材料時(shí),必然要遭受14.1MeV的聚變中子和低能氫（H）氦（He）等離子體的輻照,從而導(dǎo)致材料中產(chǎn)生大量的點(diǎn)缺陷,例如H、He、嬗變?cè)亍⒖瘴缓妥蚤g隙原子。這些點(diǎn)缺陷在W中的相互作用不僅會(huì)影響材料的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能,而且還會(huì)影響H同位素在W中的滯留量。鑒于此,本文借助第一性原理計(jì)算方法并結(jié)合原子在金屬中的擴(kuò)散理論研究了嬗變?cè)劐n（Re）、鋨（Os）和鉭（Ta）對(duì)H、He在W中的行為的影響,Re對(duì)W中H泡長大的抑制效應(yīng),以及空位和嬗變?cè)卦赪中的相互作用。通過第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn),無論W中是否存在Re、Os和Ta,H和He都傾向于占據(jù)在四面體間隙位置,并且Os能夠俘獲He原子,而Ta可以微弱地俘獲H和He原子。在W中低濃度的Re、Os和Ta對(duì)H的遷移能壘影響不大,但是濃度為25at.%的Re能夠顯著降低H的遷移能壘。兩個(gè)H原子在W中是相互排斥的,因此可借助第一性原理計(jì)算方法并結(jié)合過渡態(tài)理論計(jì)算得到H在W和W-Re合金中的擴(kuò)散系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明對(duì)于理想晶體而言,Re在W中能夠增大H同位素在W中的擴(kuò)散系數(shù),但會(huì)降低H同位素在W中的溶解度。另外,計(jì)算還發(fā)現(xiàn)Re在W中可減小... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鎢基材料的輻照效應(yīng)
        1.2.2 氫同位素在鎢中的滯留特性
        1.2.3 點(diǎn)缺陷在鎢中的相互作用
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 原子在金屬中的擴(kuò)散及密度泛函理論
    2.1 金屬中原子的行為
    2.2 原子在金屬中的溶解性
    2.3 原子在金屬中的擴(kuò)散理論
        2.3.1 Fick擴(kuò)散定律
        2.3.2 原子在金屬中的擴(kuò)散系數(shù)
    2.4 熱平衡空位濃度
    2.5 密度泛函理論及第一性原理概述
        2.5.1 密度泛函理論介紹
        2.5.2 第一性原理計(jì)算軟件介紹
第三章 氫氦在鎢中的溶解和擴(kuò)散行為
    3.1 氫氦在鎢中的溶解特性
        3.1.1 計(jì)算細(xì)節(jié)及方法
        3.1.2 氫氦在鎢中的溶解能
        3.1.3 氫同位素在鎢中的溶解性
    3.2 氫氦在鎢中的擴(kuò)散特性
        3.2.1 氫氦在鎢中的遷移能壘
        3.2.2 氫在鎢中的擴(kuò)散系數(shù)
    3.3 鎢中單空位對(duì)氫氦的俘獲行為
    3.4 討論
第四章 嬗變?cè)貙?duì)氫氦在鎢基材料中的行為的影響
    4.1 計(jì)算模型及方法
    4.2 嬗變?cè)貙?duì)氫在鎢中的滯留特性的影響
    4.3 嬗變?cè)貙?duì)氫在鎢中的擴(kuò)散特性的影響
    4.4 嬗變?cè)貙?duì)氦在鎢中的溶解特性的影響
    4.5 討論
第五章 點(diǎn)缺陷在鎢中的相互作用
    5.1 氫氦在鎢中的相互作用
    5.2 嬗變?cè)卦阪u中對(duì)空位形成的影響
        5.2.1 鎢中存在嬗變?cè)貢r(shí)空位的形成能
        5.2.2 嬗變?cè)貙?duì)鎢中熱平衡空位濃度的影響
    5.3 鎢中嬗變?cè)嘏c空位的相互作用
        5.3.1 嬗變?cè)睾涂瘴坏慕Y(jié)合能
        5.3.2 鎢中嬗變?cè)貙?duì)雙空位結(jié)合能的影響
        5.3.3 空位在嬗變?cè)氐南嗷プ饔煤瓦w移過程中的作用
    5.4 討論
第六章 結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]核聚變堆面向等離子體鎢基材料氫氦效應(yīng)的第一性原理研究[J]. 劉長松,吳學(xué)邦,尤玉偉,孔祥山.  安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(04)



本文編號(hào)：3473762