【摘要】：鎢作為未來最有前景的面對等離子體材料,在中子誘導的離位損傷作用下,材料內(nèi)部會產(chǎn)生大量的點缺陷,如空位(vacancies,Vs)和自間隙原子(self-interstitial atoms,SIAs)。這些缺陷除了可以在塊體中聚集形成活性低的缺陷團簇(Vn/SIAn),如孔洞、氣泡和位錯環(huán)之外,還會偏聚到表面,改變表面的形態(tài)。這些缺陷不僅改變了表面與塊體中缺陷的相互作用,同時也不可避免地影響了氫氦在鎢近表面處的行為。除此之外,離位損傷還會進一步影響表面作為空位和自間隙原子等缺陷的缺陷阱作用。本文綜合采用分子靜力學(molecular statics,MS)、分子動力學(molecular dynamics,MD)和實體動力學蒙特卡羅(object kinetic Monte Carlo,OKMC)計算模擬方法,對鎢表面空位和自間隙原子團簇對表面形態(tài)和表面缺陷阱作用的影響進行了研究。全文主要分為兩個部分。一.鎢表面空位和間隙原子團簇對表面形態(tài)的影響采用MS、MD和OKMC模擬方法研究了在W的兩個低指數(shù)(100)和(1 10)表面V/SIA的聚集,目的是為了揭示聚集有V/SIA的表面對表面附近后續(xù)V/SIA的偏聚和湮滅的影響。研究結(jié)果為:(1)MS和MD計算結(jié)果表明:Vn/SIAn可以在(1 0 0)和(1 1 0)表面形成。原因是V/SIA成團過程中的能量釋放以及V/SIA在Vn/SIAn附近擴散能壘的降低,分別提供了能量學和動力學的驅(qū)動力。然而,相對于(10 0)表面,Vn/SIAn更容易在(1 1 0)表面聚集成團,主要是由于V與Vn(或者SIA和SIAn)結(jié)合能較大,而且在(1 1 0)表面上V/SIA的擴散能壘較低。同時表面空位團簇能促進近表面處空位向表面的偏聚。(2)1000K時的OKMC模擬研究結(jié)果表明:在累積的輻照條件下,V/SIA團簇在(110)表面形成,而在(10 0)表面傾向于存在SIA團簇和點空位。因此,在(1 0 0)表面傾向于形成凸起結(jié)構(gòu),而在(1 1 0)表面容易形成凹凸結(jié)構(gòu)。二.鎢表面空位和間隙原子團簇對表面缺陷阱功能的影響研究結(jié)果表明:兩個表面上大的空位團簇結(jié)構(gòu)可以發(fā)展成為局域的凹陷結(jié)構(gòu),其行為與完美表面相似,而小空位團簇依然保持著缺陷的特點。同時,表面上大空位團簇的凹陷處與表面的交界可以作為V和SIA的缺陷阱,從能量學和動力學上來看都有利于交界處附近的V和SIA向交界處擴散。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O53
【圖文】：

上個世紀５０年代幾個核大國就開始研宄磁約束核聚變，到后來逐漸有越來逡逑越多的國家加入了核聚變研究的隊伍中。８０年代以后，核聚變的研究主要以托逡逑克馬克裝置為主，裝置如圖１．１所示。ＩＴＥＲ計劃在１９８５年的日內(nèi)瓦峰會上由逡逑美蘇提出。中國于２００３年加入ＩＴＥＲ計劃談判。參與ＩＴＥＲ計劃的七方于２００６逡逑年簽署了邋ＩＴＥＲ協(xié)議，正式開啟了邋ＩＴＥＲ計劃。由于核聚變反應(yīng)要發(fā)展就必須要逡逑經(jīng)過建設(shè)、研宄和運行ＩＴＥＲ計劃。因此，ＩＴＥＲ的成功，標志著核聚變電站建逡逑設(shè)的成功以及進一步實現(xiàn)核聚變電站的商業(yè)化應(yīng)用。逡逑在可控核聚變發(fā)展中，我國取得的成就令世界矚目。我國的第一個超導托逡逑克馬克核聚變反應(yīng)裝置由中國科學院等離子體物理研究所建設(shè)而成，這也是世逡逑１逡逑

選擇不當會對體系的熱平衡過程帶來嚴重的影響，甚至達到平衡。逡逑中粒子的運動往往是沒有規(guī)則的，但是速度要滿足麥克斯韋－玻，即：逡逑N逡逑Ｐ（ｖ邋）＝邋———邋ｅｘｐ邋＿■ａ邋＝邋ｘ，ｙ，ｚ邐（Ｖ邋ａ）邋＼２ｎｋＢＴ）邐［邋２ｋＢＴ逡逑防止系統(tǒng)本身的離位使系統(tǒng)總能量不穩(wěn)定，我們在計算之前需要檢分布，來確保粒子在各個方向的總動量為零。逡逑４周期性邊界條件和最近鏡像逡逑計算上的限制，在模擬的盒子中只能模擬幾千個粒子的小系統(tǒng)。當質(zhì)時，小的系統(tǒng)使得熱力學計算出現(xiàn)問題，因此在這種較小的系統(tǒng)，適當?shù)倪吔鐥l件對于研究系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是非常重要的。在分子，處理邊界條件的方法有很多種，最常用的方法就是采用周期性ｏｄｉｃ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ＰＢＣ）來處理邊界問題。逡逑0￣￣ｂ00￣￣逡逑

圖３．１主要的ＫＭＣ流程圖逡逑３．邋６低能壘問題逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 呂廣宏;羅廣南;李建剛;;磁約束核聚變托卡馬克等離子體與壁相互作用研究進展[J];中國材料進展;2010年07期

本文編號：2783753