鎢由于其具有高熔點、高濺射閾值、良好的導熱導電性能、低氚滯留、低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點被認為是聚變反應堆第一壁的最佳候選材料。在服役過程中鎢不僅會受到高能中子轟擊還會受到高通量低能氦等離子體的輻照。高能中子會使鎢中生成大量的空位和間隙原子。氦會在鎢中聚集形成高密度過壓氦泡,對材料的力熱性能造成影響。并且氦的存在會影響空位和間隙原子的熱力學和動力學性質(zhì),從而影響缺陷的演化。PKA能量、氦濃度、溫度等因素都會對缺陷演化產(chǎn)生影響。缺陷演化后產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)會導致材料性能退化,對等離子體的穩(wěn)態(tài)運行造成威脅。目前,氦與中子輻照協(xié)同作用對輻照損傷演化的影響還不清楚。本文運用動力學蒙特卡洛（KMC）方法模擬了純鎢和含有氦雜質(zhì)的鎢材料中輻照損傷的累計過程,比較了鎢中加氦與不加氦的情況下缺陷演化的不同,研究了不同條件如溫度、氦濃度、PKA能量對這個過程的影響,得出以下結(jié)論:（1）純鎢中間隙原子和空位相比遷移速度非�？�,而空位只有在高溫下才有明顯的移動,所以最后模擬盒子中只剩下了空位和空位團簇。并且間隙原子更容易形成團簇,而單空位與單空位相互排斥不易成簇。（2）純鎢中PKA能量越大,則產(chǎn)生的Frenkel對越多,因... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

托卡馬克裝置示意圖

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文的輻照損傷子的影響子獲得的能量E小于某個特定數(shù)值時，由于附近的原子與其存在相互作能量不足以讓它離開初始晶格位置，最后這些能量被原子的無規(guī)則熱子仍然被束縛在原地。若獲得的能量 E 足夠其掙脫周圍原子的束縛作過了某個閾值，這個原子就能離開完美晶格格點運動到晶格間隙處，再被原子所占有并形成一個空位。

最終在鎢材料內(nèi)部形成大量的空位和間隙原子等缺陷。這些缺陷會積累形成位錯環(huán)和孔洞（圖1-3），導致鎢的力學性能和物理性能下降。圖 1-3 純鎢在（a）0.17dpa 400℃ (b)0.96dpa 538℃ (c)0.4dpa 740℃(d)1.54dpa 750℃輻照環(huán)境下的顯微結(jié)構(gòu)[33]1.2.2. 氦的影響鎢作為面向等離子體材料在聚變堆中服役時不單單會受到由中子轟擊引起的離位損傷，同時還會受到高通量氦等離子體的影響。近年來研究發(fā)現(xiàn)，即使氦離子能量低于濺射閾值，氦等離子體輻照仍然會在鎢材料表面造成起泡[34]、絨毛結(jié)構(gòu)、孔洞等損傷[35-37]。


本文編號：3521932