核能系統(tǒng)中材料的宏觀輻照損傷效應(yīng)是載能粒子與材料原子之間兩類相互作用的結(jié)果。其一是碰撞導(dǎo)致原子位移,使材料中產(chǎn)生大量的空位（V）和自間隙子（SIA）;其二是入射離子與材料原子之間的核反應(yīng),導(dǎo)致氫（H）、氦（He）等元素?fù)诫s。Vs可能會聚集形成空洞,SIAs可能會聚集形成位錯環(huán)。H和He原子會在空位、位錯、晶界等缺陷處聚集形成氣泡。這些缺陷的形成會降低材料的性能,影響核能系統(tǒng)的長期安全運(yùn)行。晶界作為點(diǎn)缺陷的沉積中心,能夠有效增強(qiáng)材料的抗輻照性能,但是實(shí)驗(yàn)研究表明不同晶界對點(diǎn)缺陷的沉積能力不同。為了合理地指導(dǎo)晶界工程設(shè)計(jì)具有優(yōu)良抗輻照性能的晶界,首先需要研究晶界結(jié)構(gòu)對點(diǎn)缺陷的溶解、偏聚行為的影響。鎢（W）及其合金在聚變堆以及加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)（ADS）中具有重要的應(yīng)用前景。因此本論文以W作為研究對象,使用第一性原理的方法系統(tǒng)地研究了W中V、SIA、H、He偏聚行為對晶界結(jié)構(gòu)的依賴關(guān)系。主要結(jié)果如下:1.研究了晶界結(jié)構(gòu)對V、SIA偏聚行為的影響。結(jié)果表明:空位形成能隨著空位剛球半徑的增大而先增大后減小。當(dāng)剛球半徑為完美晶體中W原子的剛球半徑1.38?,空位形成能最大。這表明與單晶鎢相比,越... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

各國運(yùn)行的反應(yīng)堆數(shù)量以及核電占比Figure1.1.Thenumberofoperatedteactoisandtheproportionofnuclearpowertototalpowergenerationineacheounfry:[3]

國際上現(xiàn)有的燃料循環(huán)模式是“開環(huán)”和“閉式”兩種模式。開環(huán)模式中，核乏料被卸出后經(jīng)過冷卻即被封裝深埋。 因此，開環(huán)模式也被稱之為“一次通過”方案�？紤]到核乏料處理的經(jīng)濟(jì)性，“一次通過”是目前國內(nèi)外采用的核乏料處理的主流方案[5, 6]。雖然“一次通過”方案實(shí)現(xiàn)簡單, 但是由于核乏料需在地質(zhì)層中長期存放，這將對深埋點(diǎn)的地質(zhì)條件以及裝載核乏料的容器提出了很高的要求。另外，將核乏料不加以分離和再利用而直接深埋，這將造成核燃料以及其他同位素等寶貴資源的極大浪費(fèi)。文獻(xiàn)報道，美國每年要通過地質(zhì)深埋處理大約 2000 噸核乏料[5]。閉式循環(huán)中，將 U 和 Pu 從核乏料中分離，并再次制成核燃料，只地質(zhì)深埋剩余的核乏料。與開環(huán)模式相比，閉式循環(huán)模式明顯提高了核資源利用率，同時減小了高放射性核廢料的處置量。但是閉式循環(huán)模式并沒有降低核乏料的壽命、放射性，因而沒有降低對地質(zhì)條件以及裝載核乏料的容器的要求。

ADS 系統(tǒng)是二十世紀(jì)核科學(xué)技術(shù)發(fā)展中兩大工程——加速器和反應(yīng)堆的“結(jié)合體”，能夠?qū)㈤L壽命高放射性的核廢料嬗變成短壽命核素，被認(rèn)為是最有效的核廢料處置技術(shù)方案[2]。但是，目前世界上尚無建成先例。ADS 的基本原理如下。首先利用加速器產(chǎn)生高能質(zhì)子束，然后使用高能質(zhì)子束轟擊散裂靶并與靶發(fā)生散裂反應(yīng)產(chǎn)生寬能譜的散裂中子，再以散裂中子驅(qū)動和維持次臨界反應(yīng)堆中的核嬗變反應(yīng)，最終通過嬗變反應(yīng)得到一定的核燃料，同時輸出能量。圖 1.3 給出了 ADS 系統(tǒng)的原理示意圖。2009-2010 年的廣泛評議認(rèn)為使用 ADS 進(jìn)行核乏料的嬗變處理是目前我國合理的選擇[2, 7-9]�？紤]到核乏料積累的速度，非常有必要在 2032 年左右將 ADS 系統(tǒng)投入使用[2]。2011 年 1 月，中國科學(xué)院批準(zhǔn)了“未來先進(jìn)核裂變能—ADS 嬗變系統(tǒng)”作為 A 類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)實(shí)施，針對 ADS第一階段原理驗(yàn)證，開展了相關(guān)的科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)問題的前瞻基礎(chǔ)研究，同時建設(shè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和配套科研基地[2, 10, 11]。此后，ADS 計(jì)劃由加速器驅(qū)動嬗變

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]ADS系統(tǒng)靶件多物理場分析研究[D]. 周紅.中國原子能科學(xué)研究院 2002



本文編號：3576046