核聚變能是潔凈、安全和用之不竭的最強(qiáng)大能源。而核聚變的實(shí)現(xiàn),在很大程度上依賴于成功地開發(fā)出核部件的高性能材料。在第一面壁材料覆蓋下的第一壁結(jié)構(gòu)材料既作為真空室的壁,又包容第一壁冷卻劑,在多數(shù)設(shè)計中還是包層的一部分。這些結(jié)構(gòu)材料處于嚴(yán)酷的使用環(huán)境,在使用過程中會受到核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的14MeV高通量的中子的轟擊,造成材料的晶格損傷。而且有大量嬗變產(chǎn)物——?dú)浜秃M(jìn)入材料中,在材料體內(nèi)與缺陷相互作用進(jìn)而影響材料的性能,減少材料的服役壽命。因此必須選擇具有較好的抗輻照損傷性能,能在高溫應(yīng)力下運(yùn)行,兼?zhèn)淞己玫牧W(xué)性能的材料作為結(jié)構(gòu)材料。Ti3SiC2材料兼?zhèn)涮沾刹牧夏透邷�、抗氧化、耐腐蝕和高強(qiáng)度的特點(diǎn)以及金屬材料良好導(dǎo)電導(dǎo)熱、可加工性、塑性好等特點(diǎn),而且較SiCf/SiC復(fù)合材料制造成本低,具有良好的連接特性,加之其具有低活化性能,有望成為新一代聚變反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料。本論文利用基于密度泛函的第一性原理軟件包（CASTEP）對He在Ti3SiC2材料中的行為從原子尺度進(jìn)行模擬研究。首先計算了He在材料中3個可能占據(jù)位置的能量：通過比較能量并結(jié)合態(tài)密度分析,發(fā)現(xiàn)He容易在材料內(nèi)結(jié)合性比較弱的Si層附近... 

【文章來源】：復(fù)旦大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

托克馬克示意圖

實(shí)驗(yàn)堆（ITER) ra計劃中的托克馬克裝置是用磁約束來實(shí)現(xiàn)的。從圖1.1和圖1.2可以看出，它的主要部件包括：（1)第一壁，面向等離子體并形成等離子體室；（2)偏濾器，除掉氦灰（快(X粒子慢化后形成的,影響等離子體濃度）與雜質(zhì)控制部件；（3)包層，主要是Li材料，它隔開高溫區(qū)，將14MeV中子慢化，使之不對包層以外的部件造成損傷，屏蔽熱和福射；沉積高溫、高通量、強(qiáng)中子的能量提供發(fā)電；增殖燃料循環(huán)中所需的氣；（4)屏蔽部件，提供磁系統(tǒng)的損傷保護(hù)；（5)真空容器；（6)磁場系統(tǒng);(7)

—-f- '■' am ''^ V- > 供，i ”\^/ \:W. n a 科.I■熱 ,???■’圖1.2核聚變堆各部件及功能示意圖1.3材料輯照雌費(fèi)米在1946年就指出“核技術(shù)的成敗取決于材料在反應(yīng)堆中的強(qiáng)福射場下的行為”。這就是核工業(yè)發(fā)展所面臨的材料學(xué)問題。因?yàn)榉磻?yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料，特別是第一壁的結(jié)構(gòu)材料，在服役過程中由于處于高溫高腐燭的惡劣環(huán)境中，會受到気-氣核反應(yīng)產(chǎn)生的14MeV中子轄照，電離福射，以及與等離子體會有相互作用。這些作用會降低材料的性能，減少材料的服役壽命。其中，14MeV的中子輻照效應(yīng)可以分為離位損傷效應(yīng)和核嬗變產(chǎn)生雜質(zhì)原子的效應(yīng)[3-5]。對于離位效應(yīng)主要是指：當(dāng)材料受到快中子轟擊時，材料內(nèi)的晶格原子受到碰撞后獲得高的動能而發(fā)生離位現(xiàn)象，產(chǎn)生Frenke丨缺陷對；當(dāng)離位的原子能3

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3454988