【摘要】：近年來,隨著現(xiàn)代科學(xué)的逐步發(fā)展,各種新能源技術(shù)不斷被研究和開發(fā)利用,其中最高效和節(jié)能環(huán)保的核能受到各國的廣泛研究和應(yīng)用。由于核聚變反應(yīng)所需要的原材料成本低、儲(chǔ)存豐富,因此,世界各國都將核聚變反應(yīng)作為解決能源問題的有效方法去研究。慣性約束核聚變(ICF)~([1])作為核聚變反應(yīng)中的一種,該反應(yīng)是在非常短的時(shí)間內(nèi)使用高能激光對(duì)氘-氚(D-T)燃料靶丸進(jìn)行迅速加熱,從而實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)。在反應(yīng)過程中,氘氚靶丸的合理設(shè)計(jì)決定了聚變反應(yīng)的成功發(fā)生以及能量的輸出量。因此,充分研究氫分子晶體的力學(xué)性能及靶丸表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,對(duì)合理設(shè)計(jì)和制備性能優(yōu)良的D-T靶丸具有寶貴的借鑒和指導(dǎo)作用。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法,利用MOLDY軟件,系統(tǒng)研究了氫分子晶體的力學(xué)性能及表面穩(wěn)定性。研究成果如下:1.本文對(duì)氫分子間的相互作用勢(shì)的相關(guān)理論和各種作用勢(shì)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析和研究。采用分子動(dòng)力學(xué)方法,將零點(diǎn)能考慮在內(nèi),對(duì)Silver和Goldman提出的氫分子間相互作用勢(shì)(S-G作用勢(shì))進(jìn)行修正、參數(shù)擬合,研究出一種適合于氫分子晶體的氫分子間相互作用勢(shì)。2.基于修正的S-G作用勢(shì),本文重點(diǎn)對(duì)hcp結(jié)構(gòu)氫分子晶體的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。通過將計(jì)算結(jié)果與部分前人研究結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明利用修正后的S-G作用勢(shì)計(jì)算得到的結(jié)果是科學(xué)可信的,這對(duì)本文采用分子動(dòng)力學(xué)(MD)方法模擬研究氫分子晶體的力學(xué)性能和靶丸表面穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。3.為了研究氫分子晶體和氘分子晶體的力學(xué)性能,本文進(jìn)行了大量的仿真計(jì)算,具體工作如下:建立適合研究氫分子晶體力學(xué)性能的類靶丸實(shí)心球模型,以半徑為150?的實(shí)心球靶丸模型作為研究對(duì)象,利用分子動(dòng)力學(xué)方法,采用修正的S-G作用勢(shì),對(duì)氫分子晶體和氘分子晶體的力學(xué)性能展開仿真計(jì)算。通過計(jì)算絕對(duì)零度零壓下氫分子晶體和氘分子晶體的彈性常數(shù)和體彈模量,將這些數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及他人的理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果證明本工作中所采用的作用勢(shì)及計(jì)算方法是可行的。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步計(jì)算0 kbar到10 kbar下氫分子晶體和氘分子晶體的彈性常數(shù)、體彈模量等力學(xué)性能參數(shù),計(jì)算結(jié)果表明,隨著壓強(qiáng)增大,各彈性常數(shù)及體彈模量均呈上升趨勢(shì)。對(duì)比氫分子晶體和氘分子晶體的力學(xué)性能參數(shù),可以得出氘分子晶體在力學(xué)性能方面比氫分子晶體稍強(qiáng)。4.本文第五章重點(diǎn)研究了氫(氘)分子晶體的球殼形靶丸內(nèi)外表面穩(wěn)定性,并利用表面粗糙度來定量表征表面結(jié)構(gòu)的變化程度。針對(duì)氫分子晶體和氘分子晶體分別建立了不同尺寸的球殼模型,研究外界因素如壓強(qiáng)和溫度對(duì)其結(jié)構(gòu)的影響。具體即采用修正的S-G作用勢(shì)和MD方法,計(jì)算hcp結(jié)構(gòu)氫(氘)分子晶體不同尺寸的球殼模型內(nèi)外表面粗糙度。結(jié)果表明,球殼內(nèi)外表面粗糙度隨著壓強(qiáng)的增大而增大,隨著溫度的降低而增大,這與前人的研究結(jié)果基本一致。
【圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文成沖擊波，對(duì)燃料靶丸而言，此時(shí)該，燃料靶丸表面的燒蝕層將在消融壓反應(yīng)[4-5]。通過慣性約束聚變反應(yīng)的過術(shù)已成為慣性約束聚變反應(yīng)過程中的如圖 1-1 所示，該圖最中心為氣態(tài)的氘則是燒蝕層球面，其直徑約為幾百微在靶丸內(nèi)壁冷凍結(jié)晶形成固體氘氚層低和燃料初始密度高這樣的優(yōu)點(diǎn)，這降低聚變反應(yīng)對(duì)高溫高壓的能量要求�；谝陨侠鋬霭型杷哂械膬蓚�(gè)明束聚變反應(yīng)的燃料靶。

圖 2-1 運(yùn)動(dòng)粒子的二維空間周期性結(jié)構(gòu)圖的二維空間周期性結(jié)構(gòu)圖如圖 2-1 所示，圖中清晰的展排列情況，還表明了二維系統(tǒng)中所有粒子的運(yùn)動(dòng)情況期性系統(tǒng)中所有粒子的運(yùn)動(dòng)情況和上述二維系統(tǒng)類似各個(gè)方塊中的粒子都具有相同的運(yùn)動(dòng)情況和排列順序該二維系統(tǒng)中心的灰色方塊作為模擬系統(tǒng)，以其中的。即當(dāng)鄰近的元胞中有 2 號(hào)粒子移入中心元胞時(shí)，中然移出中心元胞而進(jìn)入鄰近的元胞，通過這樣的過程個(gè)元胞的粒子數(shù)目不變。最近鏡像法展開分析介紹。在周期性邊界條件中，，為通常采用最近鏡像法進(jìn)行研究。下式即表達(dá)了粒子間rmin( rrnL)ijij
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL632

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本文編號(hào)：2707832