鎢由于其高熔點(diǎn)和良好的抗輻射能力,被選為聚變反應(yīng)堆中的面對(duì)等離子體材料（plasma facing materials,PFMs）。PFMs受到大量氦、氫、中子等粒子的轟擊,雜質(zhì)原子在材料中易發(fā)生擴(kuò)散,并累積成泡,從而影響裝置的性能和壽命。本論文用分子動(dòng)力學(xué)軟件包LAMMPS模擬了雜質(zhì)原子和團(tuán)簇分別在鎢塊體和∑5（310）晶界中的行為。首先用靜力學(xué)方法對(duì)鎢的基本性質(zhì)和各類缺陷形成能進(jìn)行了研究,得到晶界的影響區(qū)域?yàn)?-4 A,晶界的膨脹和面間滑移有利于缺陷的形成和捕獲。接著對(duì)雜質(zhì)原子的擴(kuò)散行為進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模擬。對(duì)比了由三種勢函數(shù)得到的間隙氦原子在塊體中的擴(kuò)散系數(shù),擴(kuò)散激活能與第一性原理結(jié)果吻合較好,當(dāng)溫度升高,擴(kuò)散通道可從四面體間隙位變?yōu)榘嗣骟w間隙位。雜質(zhì)原子被晶界捕獲后將難于逃離,其在晶界中的擴(kuò)散比在塊體中慢,且間隙氫的比間隙氦擴(kuò)散慢。最后通過對(duì)雜質(zhì)團(tuán)簇的動(dòng)力學(xué)模擬,發(fā)現(xiàn)氦極易發(fā)生團(tuán)聚,團(tuán)簇呈現(xiàn)高度對(duì)稱構(gòu)型,并通過發(fā)射<111>方向鎢擠子列釋放能量,從而吸收更多氦原子。無論在塊體還是晶界中,氫都難以自發(fā)團(tuán)聚,單個(gè)空位不足以成為氫團(tuán)簇的形核中心。含氦晶界的過渡區(qū)域距晶界約6-... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 氦和氫在金屬中行為的研究現(xiàn)狀
    1.3 氦和氫在鎢中行為的研究內(nèi)容及意義
    參考文獻(xiàn)
第二章 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)簡介
    2.2 分子動(dòng)力學(xué)基本理論
        2.2.1 運(yùn)動(dòng)方程
        2.2.2 運(yùn)動(dòng)方程的求解
        2.2.3 初始條件的設(shè)定
        2.2.4 邊界條件的設(shè)定
        2.2.5 勢函數(shù)的選取
        2.2.6 系綜的選取
        2.2.7 可視化處理
    2.3 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 鎢中缺陷性質(zhì)的靜力學(xué)研究
    3.1 鎢塊體中的點(diǎn)缺陷性質(zhì)
        3.1.1 計(jì)算方法
        3.1.2 計(jì)算結(jié)果與討論
    3.2 鎢晶界中的點(diǎn)缺陷性質(zhì)
        3.2.1 計(jì)算方法
        3.2.2 計(jì)算結(jié)果與討論
            3.2.2.1 晶界能
            3.2.2.2 晶界的體脹和滑移
            3.2.2.3 晶界中的缺陷形成能
    3.3 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 氦和氫在鎢中擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)研究
    4.1 氦和氫在鎢塊體中的擴(kuò)散
        4.1.1 計(jì)算方法
        4.1.2 計(jì)算結(jié)果
    4.2 氦和氫在鎢晶界中的擴(kuò)散
        4.2.1 計(jì)算方法
        4.2.2 計(jì)算結(jié)果與討論
            4.2.2.1 氦和氫向晶界的擴(kuò)散
            4.2.2.2 氦和氫在晶界中的擴(kuò)散
    4.3 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 氦、氫團(tuán)簇在鎢中行為的動(dòng)力學(xué)模擬
    5.1 鎢中氦、氫團(tuán)簇的構(gòu)型
        5.1.1 計(jì)算方法
        5.1.2 計(jì)算結(jié)果與討論
            5.1.2.1 塊體中氦、氫團(tuán)簇的構(gòu)型
            5.1.2.2 晶界中氦、氫團(tuán)簇的構(gòu)型
    5.2 氦在鎢晶界中的聚集
        5.2.1 計(jì)算方法
        5.2.2 計(jì)算結(jié)果與討論
    5.3 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]Comparison of Damages on Tungsten Surface Exposed to Noble Gas Plasmas[J]. Miyuki YAJIMA,Masato YAMAGIWA,Shin KAJITA,Noriyasu OHNO,Masayuki TOKITANI,Arimichi TAKAYAMA,Seiki SAITO,Atsushi M.ITO,Hiroaki NAKAMURA,Naoaki YOSHIDA.  Plasma Science and Technology. 2013(03)
[3]金屬鎢中氦行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 汪俊,張寶玲,周宇璐,侯氫.  物理學(xué)報(bào). 2011(10)
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博士論文
[1]金屬中氦行為的計(jì)算機(jī)理論模擬[D]. 楊莉.電子科技大學(xué) 2007

碩士論文
[1]PM法制備9Cr-ODSRAFM鋼的組織性能研究[D]. 周敏.華中科技大學(xué) 2011
[2]典型托卡馬克裝置環(huán)向場線圈受力—結(jié)構(gòu)分析[D]. 張繼明.電子科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3187796