在核聚變反應(yīng)中,鎢（W）基偏濾器會受到低能、高通量的氫（H）及其同位素離子和氦（He）離子的輻照,形成表面損傷,例如空洞形成、起泡、氣泡和表面濺射等,從而影響面向等離子體材料的性能。大量的實驗表明W表面損傷和晶向有關(guān),通過表面的預(yù)處理有可能減輕損傷。因此,探究W表面H、He聚集、滯留和氣泡形成以及晶向?qū)、He泡的分布影響具有重要的意義。本文利用密度泛函理論系統(tǒng)地探究了 H、He在W四種低密勒指數(shù)表面（（110）、（112）、（111）和（100））的溶解和擴散行為。研究發(fā)現(xiàn),W表面處空位和H的形成能影響了 H在W表面的聚集行為。表面處空位形成能小于體內(nèi),更容易形成空位,空位對H的捕獲導(dǎo)致了 H在表面的聚集。H向表面外的擴散勢壘較小,這意味著H易從表面逃逸,擴散行為對H聚集影響較小。和其他表面相比,W（111）表面具有更小的空位和H的形成能,更容易形成H的聚集。He的聚集和表面He的自捕獲、空位及He誘導(dǎo)空位的形成有關(guān)。表面處,He的溶解更容易誘導(dǎo)空位的形成,導(dǎo)致He的聚集。我們的結(jié)果表明,W（111）、W（100）和W（112）表面更容易形成He致空位,這為He的聚集提供了捕獲位,H... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSRACT
第一章 緒論
    1.1 核聚變反應(yīng)堆
        1.1.1 核聚變反應(yīng)堆發(fā)展歷史
        1.1.2 面向等離子材料的選擇
    1.2 核聚變反應(yīng)中W的輻照損傷
        1.2.1 H在W表面的輻照損傷
        1.2.2 He在W表面的輻照損傷
    1.3 W中H、He行為的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 H在W中的溶解和擴散
        1.3.2 He在W中的溶解和擴散
    1.4 本文研究的目的和意義
第二章 理論方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 Schrodinger方程
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
        2.1.4 交換關(guān)聯(lián)泛函
            2.1.4.1 局域密度近似(LDA)
            2.1.4.2 廣義梯度近似(GGA)
            2.1.4.3 交換關(guān)聯(lián)泛函的分類和發(fā)展
        2.1.5 平面波基矢
        2.1.6 贗勢
            2.1.6.1 模守恒贗勢
            2.1.6.2 超軟贗勢
    2.2 過渡態(tài)搜索
        2.2.1 微動彈性帶方法(NEB)
        2.2.2 爬坡彈性帶方法(Cl-NEB)
    2.3 VASP軟件介紹
        2.3.1 計算功能
        2.3.2 計算過程
        2.3.3 過渡態(tài)計算工具包(VASP TST Tools)
        2.3.4 表面體系的計算
第三章 晶向?qū)在W表面溶解、擴散行為的影響
    3.1 研究背景
    3.2 計算模型與方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 W表面穩(wěn)定性
        3.3.2 H在W表面的溶解
            3.3.2.1 W表面空位形成能
            3.3.2.2 H在W表面的形成能
        3.3.3 H向表面外的擴散
    3.4 總結(jié)
第四章 晶向?qū)e在W表面溶解、擴散行為的影響
    4.1 研究背景
    4.2 計算模型與方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 He在W表面的溶解
            4.3.1.1 單個He在W表面的溶解
            4.3.1.2 表面He-He之間的相互作用
        4.3.2 He在W表面的擴散
    4.4 總結(jié)
第五章 全文總結(jié)和展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 論文主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聚變堆中面向等離子體材料的研究進(jìn)展[J]. 周張健,鐘志宏,沈衛(wèi)平,葛昌純.  材料導(dǎo)報. 2005(12)
[2]慣性約束聚變研究進(jìn)展和展望[J]. 賀賢土.  核科學(xué)與工程. 2000(03)



本文編號：3174321