氘（D）-氚（T）熱核聚變具有大規(guī)模實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)生產(chǎn)的潛力。正在建造的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）及中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）是用于驗(yàn)證氘-氚聚變能源可行性的磁約束等離子體聚變裝置。ITER和CFETR的一個(gè)重要部件便是偏濾器,偏濾器的功能是從等離子體束中排出聚變反應(yīng)產(chǎn)生的氦以及雜質(zhì)。偏濾器必須能夠承受10 MW.m-2的熱通量以及高達(dá)1024 m-2·s-1的粒子轟擊。鎢（W）具有較高的氫濺射閾值與良好的熱性能,是偏濾器及第一壁最佳的備選材料之一。研究鎢及其合金與等離子體的相互作用以及定量測(cè)量氫同位素在其中的滯留對(duì)于面向等離子體壁材料的研發(fā)和裝置的安全運(yùn)行均有重要意義。本工作利用課題組自行研制的涉氚等離子體發(fā)生裝置（CEPT）,在低能（25 eV/D）、高束流（3.71 × 1021 D·m-2·s-1）氘等離子輻照工況環(huán)境下測(cè)試了不同工藝制備純鎢的抗輻照性能及氘滯留性能,研究了純鎢在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)輻照下的表面輻照損傷演化以及氘滯留量的變化情況,并考察了 Y2O3摻雜對(duì)純W抗輻照及氘滯留性能的影響。研究結(jié)果顯示:（1）不同工藝制備的三種W材料—化學(xué)氣相沉積（CVD-W）、粉末冶... 

【文章來源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３常見的核聚變反應(yīng)??Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｏｍｍｏｎ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｆｕｓｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ??

?鶴與低能高束流氘等離子體相互作用研究???２理論基礎(chǔ)??鎢基材料中的滯留是許多過程（包括注入、擴(kuò)散、氘俘獲）間復(fù)雜的協(xié)同作用的結(jié)??果。圖２．１．反映了等離子體與表面的相互作用過程。當(dāng)離子束中的離子撞擊到樣品表面??會(huì)被表面中和，中和后大部分會(huì)直接反射，剩下的部分滲透到鎢的內(nèi)部。在程序升溫的??過程中脫離缺陷成為間隙原子擴(kuò)散到表面，在表面重新組合為分子離開材料。??本章描述上述過程以及在輻照裝置實(shí)現(xiàn)注入的更多細(xì)節(jié)。２．１節(jié)概述線性等離子體??發(fā)生裝置（ＣＥＰＴ）中產(chǎn)生的等離子體的成分；２．２討論等離子體與鎢表面的相互作用；??２．３節(jié)討論鎢中氘的保留過程；２．４節(jié)對(duì)等離子體導(dǎo)致樣品表面損傷的過程進(jìn)行了討論。??０??〇?０?０?０??〇〇?〇俘獲〇??．?解吸?：Ｙ??／？?０??Ｉ?ＡＪ°〇?０．°?°??氘等離子束?＾?〇?？?????注入?yún)^(qū)約ｎｍ??圖２．１等離子體與鎢相互作用示意圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｐｌａｓｍａ?ａｎｄ?ｔｕｎｇｓｔｅｎ??２．１等離子體參數(shù)??作用在鎢靶上的離子束的離子成分、離子束流密度和離子能量能夠決定氘在鎢表面??的反射、穿透和表面損傷的形成。??６??

士學(xué)位論文???Ｅｌｅｙ－Ｒｉｄｅａｌ反應(yīng)［３３］：吸附在鎢表面的一個(gè)原子直接與氣相或者等離子體反應(yīng)（非熱??表面反應(yīng)）復(fù)合為氘分子從表面釋放。表面釋放的氘分子與反射的氘原子結(jié)合造成粒子??的回流，其中很大一部分與離子束中的離子發(fā)生電荷交換，電荷交換產(chǎn)生的離子可以加??速向靶目標(biāo)，從而導(dǎo)致實(shí)際的離子通量可能略高于計(jì)算值。??２．３鎢中氘滯留??氘滯留是指氘從等離子體中流失并滯留到壁材料中的整個(gè)過程，氘在材料中的行為??主要有溶解、擴(kuò)散及氘俘獲三個(gè)方面。氘在溶質(zhì)狀態(tài)下的能量圖如圖２．３所示［３４］。一般??來說真空中的氘分子在鎢表面離解為氘原子，克服表面化學(xué)吸附能進(jìn)入樣品內(nèi)部，在溶??質(zhì)狀態(tài)下，克服遷移勢(shì)壘在間隙位置間跳躍，在溶解過程中損失一部分能量（溶解焓），??在樣品中運(yùn)動(dòng)過程中被各種晶體缺陷俘獲或到達(dá)樣品表面并解吸。輻照過程中，氘離子??在表面被中和為帶有動(dòng)能的氘原子直接進(jìn)入樣品幾納米的注入?yún)^(qū)，繼而在樣品內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。??鎢中氘俘獲能為鎢中的氘與缺陷復(fù)合形成化學(xué)吸附的能量，而熱脫附能激活能通常定義??為鎢中缺陷處結(jié)合的氘原子從化學(xué)吸附轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢砦讲逆u表面釋放的過程所需要??的能量。??ｖａｃｕｕｍ?ｉ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｉ?ｌａｔｔｉｃｅ?ｉｎｔｅｒｉｏｒ??ｌＥ°２２．３ｅＶ?＼?；?ＥＭ?Ｅ?給?Ｅ＆?＼?＼?；??廠＼?；?Ａ??ｖａｃａｎｃｙ?ｃｌｕｓｔｅｒ??圖２．３鎢中氫的能量圖（：餓分子離解能，ＥＣ：表面化學(xué)吸附能，ＥＳ：溶解洽，Ｅｍ：遷移勢(shì)壘，??丑；；、￡＝、五；＾、：氘在位錯(cuò)、空位、空位團(tuán)簇及氘分子在空位團(tuán)簇的俘獲能）??Ｆｉｇ．?２．３?Ｅｎｅｒｇｙ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]高熱/粒子流作用下鎢材料的損傷行為研究[D]. 袁悅.清華大學(xué) 2013

碩士論文
[1]等離子體輻照效應(yīng)對(duì)鎢材料表面改變的研究[D]. 李超.北京工業(yè)大學(xué) 2015
[2]面向等離子體細(xì)晶粒鎢塊體材料的制備及輻照效應(yīng)的研究[D]. 張浩.華中科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2959346