在核聚變裝置中,鎢（W）基面向等離子體材料會(huì)受到低能、高通量的氫（H）同位素離子和氦（He）離子的輻照,形成嚴(yán)重的表面損傷,影響面向等離子體材料的熱力學(xué)性能。大量的實(shí)驗(yàn)表明惰性氣體元素（如He）的存在可以減少氫的總滯留量和表面起泡。此外,表面損傷情況與晶向也有關(guān)系,在H、He離子輻照下,不同晶向表面會(huì)形成不同的表面損傷,這提供了一種通過W表面預(yù)處理來減少表面損傷的方法。因此,探究W表面H/He聚集、滯留、遷移和氣泡形成以及晶向?qū)、He溶解和擴(kuò)散行為影響的物理機(jī)制具有重要意義。本文利用密度泛函理論從兩個(gè)方面系統(tǒng)地探究了He對(duì)H在W表面溶解和擴(kuò)散行為的影響,以及氦原子團(tuán)簇與空位形成的復(fù)雜團(tuán)簇（He₃-V）在不同晶向W表面的形成機(jī)制:1)對(duì)比研究了H在含有空位（V）/氦—空位復(fù)合缺陷（He-V）的W（110）表面的溶解和擴(kuò)散行為,發(fā)現(xiàn)H更容易溶解在V周圍,但He-V周圍有更多H的捕獲位點(diǎn),因此He的存在會(huì)導(dǎo)致表面處H滯留量增加。另外,H與He-V的結(jié)合能比H與V的結(jié)合能要小,并且He-V周圍的H更易向表面處擴(kuò)散。由此,在表面處He-V作為H的捕獲中心,一方面會(huì)阻礙H<... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

1992-2017年全球能源消耗量及能源結(jié)構(gòu)分布（BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒）

第一章 緒論中國(guó)科學(xué)院物理研究所（CT-6））,核工業(yè)西南物核聚變裝置的研究上也取得了很大的進(jìn)步。如的 EAST，在類似 ITER 的運(yùn)行條件下獲得了現(xiàn)在，各國(guó)為進(jìn)一步發(fā)展可實(shí)用的磁約束核聚正在對(duì) JT-60 進(jìn)行改造，以解決商業(yè)發(fā)電示范年建造 DEMO 創(chuàng)造條件。俄羅斯也為實(shí)現(xiàn)在 2標(biāo)加強(qiáng)了本國(guó)的研發(fā)計(jì)劃。我國(guó)則計(jì)劃在未 21 世紀(jì) 30 年代建成自己的聚變反應(yīng)測(cè)試堆（變能發(fā)電，以實(shí)現(xiàn)能源的跨越式發(fā)展[7]。如圖

氦對(duì)鎢表面氫溶解和擴(kuò)散行為影響的第一性原理研究離子體-材料相互作用（PMI）（如圖 1-3）[11]。輻照到材料表面的 D、T 和 He通量的，會(huì)通過原子位移和熱沉積滯留在材料中，并會(huì)與材料本征缺陷或中子的缺陷（如空位，位錯(cuò)環(huán)等）結(jié)合長(zhǎng)大形成氣泡。而材料原子也會(huì)進(jìn)入等離子體雜質(zhì)，影響核聚變反應(yīng)的正常進(jìn)行。因此在長(zhǎng)時(shí)間輻照環(huán)境下，等離子體與材作用會(huì)造成材料表面的 D、T 滯留，影響等離子體循環(huán)，導(dǎo)致材料微觀結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能的退化，從而影響材料使用壽命和核聚變反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)進(jìn)行。因此面向材料的選擇至關(guān)重要，它需要具有良好的抗輻照性能，包括高熱導(dǎo)率、低熱膨高彈性模量和低濺射率等；此外，面向等離子體材料還應(yīng)該是低活性的，并能料有良好的兼容性[12]。


本文編號(hào)：3064610