【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)是在非常短的時間內(nèi)使用高能激光對氘-氚(D-T)燃料靶丸進(jìn)行迅速加熱,從而實現(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,對合理設(shè)計和制備性能優(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.本文對氫分子間的相互作用勢的相關(guān)理論和各種作用勢的特點進(jìn)行了分析和研究。采用分子動力學(xué)方法,將零點能考慮在內(nèi),對Silver和Goldman提出的氫分子間相互作用勢(S-G作用勢)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。2.基于修正的S-G作用勢,本文重點對hcp結(jié)構(gòu)氫分子晶體的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算。通過將計算結(jié)果與部分前人研究結(jié)果、實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明利用修正后的S-G作用勢計算得到的結(jié)果是科學(xué)可信的,這對本文采用分子動力學(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)性能的類靶丸實心球模型,以半徑為150?的實心球靶丸模型作為研究對象,利用分子動力學(xué)方法,采用修正的S-G作用勢,對氫分子晶體和氘分子晶體的力學(xué)性能展開仿真計算。通過計算絕對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)與實驗數(shù)據(jù)及他人的理論計算結(jié)果進(jìn)行對比分析,結(jié)果證明本工作中所采用的作用勢及計算方法是可行的。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步計算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。對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)和溫度對其結(jié)構(gòu)的影響。具體即采用修正的S-G作用勢和MD方法,計算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，對燃料靶丸而言，此時該，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，這降低聚變反應(yīng)對高溫高壓的能量要求。基于以上冷凍靶丸所具有的兩個明束聚變反應(yīng)的燃料靶。

圖 2-1 運動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)中所有粒子的運動情況期性系統(tǒng)中所有粒子的運動情況和上述二維系統(tǒng)類似各個方塊中的粒子都具有相同的運動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 號粒子移入中心元胞時，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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL632

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本文編號：2707832