人口膨脹和工業(yè)化導(dǎo)致能源需求的不斷增加,核能將變成大規(guī)模能量產(chǎn)生的越來(lái)越優(yōu)先的選項(xiàng)。然而,在通過(guò)裂變和聚變反應(yīng)的能量產(chǎn)生過(guò)程中,核反應(yīng)堆內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料受到中子輻照導(dǎo)致輻照損傷。輻照損傷造成材料的微觀結(jié)構(gòu)變化,從而降低了材料的性能。因此,為了選擇和開(kāi)發(fā)高性能耐輻照材料,需要理解輻照損傷對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。鐵素體鋼是現(xiàn)存裂變堆和未來(lái)新型裂變堆結(jié)構(gòu)材料的普遍選擇之一,同時(shí)低活化鐵素體/馬氏體（RAFM）鋼是未來(lái)聚變堆系統(tǒng)中第一壁和包層結(jié)構(gòu)材料的候選材料,而這些鋼的模型金屬和基體材料主要是bcc（體心立方）或α-相的鐵,同時(shí)輻照損傷對(duì)α-鐵的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響仍然沒(méi)有完全理解,因此,我們選擇α-鐵作為輻照損傷的研究對(duì)象。輻照損傷是在時(shí)間和空間尺度上的多尺度現(xiàn)象,因此輻照損傷的模擬是一個(gè)多尺度問(wèn)題,它提供了從輻照損傷產(chǎn)生的原子尺度到工程相關(guān)的大范圍空間和時(shí)間尺度上模擬材料輻照損傷的分等級(jí)方法。因此,本論文采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究α-鐵中輻照缺陷的產(chǎn)生,采用動(dòng)力學(xué)Monte Carlo方法研究輻照缺陷演化和累積,從而初步建立了 α-鐵的輻照損傷的多尺度模擬方法。移位級(jí)聯(lián)得到的初級(jí)損傷態(tài)是損傷... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１輻照引起材料的宏觀腫脹％??

?１０??Ｃａｓｃａｄｅ?ｔｉｍｅ?（ｐｓ）??圖１．５能量５ｋｅＶ的移位級(jí)聯(lián)得到的缺陷數(shù)隨著級(jí)聯(lián)時(shí)間的演化。??移位級(jí)聯(lián)過(guò)程按照時(shí)間尺度可以分成四個(gè)主要階段：碰撞階段、熱峰階段、淬火階??段和退火階段［Ｂ］，如圖１．５所示，這是輻照溫度１００Ｋ時(shí)級(jí)聯(lián)能量５ｋｅＶ的移位級(jí)聯(lián)得到??的Ｆｒｅｎｋｅｌ對(duì)數(shù)隨著時(shí)間的演化，這與圖１．６和１．７中所示的材料中的原子和缺陷隨著級(jí)??聯(lián)時(shí)間的演化過(guò)程相對(duì)應(yīng)。每個(gè)階段的主要特征描述如下：??５??

⑩空位一Ｖ??ｃ?刖隙原子－ＳＩＡ??圖１．４入射粒子與晶格原子的碰撞。???Ｉ?．??Ｉ?詹??Ｉ?．．??１０ｓ－??５ｋｅＶ?ｚＶ????一／＾?Ｖ＊?－??；Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｌ?Ｐｈａｓｅ?＼??／?Ｔｈｅｒｍａｌ?ｓｐＨｋｅ??２?？?／?＼??〇．?？?／?Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ?Ｐｈａｓｅ??＾?／?＼?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ?Ｐｈａｓｅ?■??ｈ／?＼?＾??０．１?１?１０??Ｃａｓｃａｄｅ?ｔｉｍｅ?（ｐｓ）??圖１．５能量５ｋｅＶ的移位級(jí)聯(lián)得到的缺陷數(shù)隨著級(jí)聯(lián)時(shí)間的演化。??移位級(jí)聯(lián)過(guò)程按照時(shí)間尺度可以分成四個(gè)主要階段：碰撞階段、熱峰階段、淬火階??段和退火階段［Ｂ］，如圖１．５所示，這是輻照溫度１００Ｋ時(shí)級(jí)聯(lián)能量５ｋｅＶ的移位級(jí)聯(lián)得到??的Ｆｒｅｎｋｅｌ對(duì)數(shù)隨著時(shí)間的演化，這與圖１．６和１．７中所示的材料中的原子和缺陷隨著級(jí)??聯(lián)時(shí)間的演化過(guò)程相對(duì)應(yīng)。每個(gè)階段的主要特征描述如下：??５??


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