熔鹽堆（MSR）是采用熔鹽作為冷卻劑,燃料直接熔融在熔融鹽中的六種第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)候選堆型之一。其結(jié)構(gòu)材料在服役環(huán)境下直接與高溫熔鹽接觸,這對(duì)合金結(jié)構(gòu)材料的長(zhǎng)期服役提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。合金結(jié)構(gòu)材料在服役環(huán)境下長(zhǎng)期的腐蝕行為主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,一方面合金內(nèi)部的活潑元素Cr在熔鹽的作用下擴(kuò)散到合金-熔鹽界面,通過電子轉(zhuǎn)移等化學(xué)、電化學(xué)過程擴(kuò)散至熔鹽中,被流動(dòng)的熔鹽帶走。合金元素Cr的選擇性流失形成表面點(diǎn)蝕和晶界腐蝕,進(jìn)一步引起合金材料機(jī)械性能下降。另一方面,核素裂變?cè)谌剂消}中產(chǎn)生大量的裂變產(chǎn)物,例如95Nb、99Mo、95Tc、103Ru、125Sb、132Te等,它們會(huì)沉積在結(jié)構(gòu)材料表面并擴(kuò)散到結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部,引起結(jié)構(gòu)材料微觀結(jié)構(gòu)的變化乃至性能的降低。特別是裂變產(chǎn)物Te已被證明是引起結(jié)構(gòu)材料在熔鹽環(huán)境下晶界脆化的主要原因之一。合金結(jié)構(gòu)材料的原子擴(kuò)散行為及機(jī)制對(duì)于理解其在服役環(huán)境下的行為,例如腐蝕、輻照等具有重要的理論參考價(jià)值。本論文鐵基材料作為理論模型體系,在發(fā)展基于第一性原理高通量計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,從原子尺度上探索了裂變產(chǎn)物（Te、Nb、Mo、Tc、Ru和Sb）和合金元素（Cr、Al、M... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 熔鹽反應(yīng)堆概述
    1.2 熔鹽堆的合金結(jié)構(gòu)材料
    1.3 合金材料應(yīng)用的挑戰(zhàn)及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 合金結(jié)構(gòu)材料的腐蝕行為
        1.3.2 裂變產(chǎn)物導(dǎo)致合金的脆化行為
    1.4 研究?jī)?nèi)容和意義
    1.5 論文的結(jié)構(gòu)
第2章 元素?cái)U(kuò)散理論
    2.1 擴(kuò)散的宏觀描述
    2.2 擴(kuò)散的微觀描述
    2.3 晶格擴(kuò)散機(jī)制
    2.4 多頻模型
        2.4.1 bcc晶格的九頻模型
        2.4.2 fcc晶格的五頻模型
第3章 理論研究方法
    3.1 密度泛函理論的發(fā)展
    3.2 密度泛函理論基礎(chǔ)
        3.2.1 多體薛定諤方程
        3.2.2 凍核近似
        3.2.3 獨(dú)立電子近似
        3.2.4 平均場(chǎng)近似
        3.2.5 Hartree-Fork方程
        3.2.6 Kohn-Sham方程
        3.2.7 電子基態(tài)總能量
        3.2.8 Hohenberg-Kohn定理
        3.2.9 基于密度泛函理論的Kohn-Sham方程
    3.3 密度泛函理論應(yīng)用
        3.3.1 廣義梯度近似泛函
        3.3.2 贋勢(shì)平面波方法
        3.3.3 投影綴加波方法
    3.4 爬坡-微動(dòng)彈性帶方法
第4章 VASP計(jì)算輔助程序:VaspCZ
    4.1 VASP軟件介紹及其輔助程序的發(fā)展
    4.2 VaspCZ程序總體設(shè)計(jì)
        4.2.1 頂層:軟件部分
        4.2.2 底層:API部分
    4.3 VaspCZ應(yīng)用實(shí)例
        4.3.1 軟件部分實(shí)例
        4.3.2 API部分實(shí)例
    4.4 本章小結(jié)
第5章 裂變產(chǎn)物及合金元素在bcc-Fe中的行為
    5.1 研究現(xiàn)狀
    5.2 研究方法和參數(shù)設(shè)置
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 Te在鐵中的穩(wěn)定性
        5.3.2 溶質(zhì)-空位對(duì)的擴(kuò)散性質(zhì)
        5.3.3 溶質(zhì)-雙空位團(tuán)簇的擴(kuò)散性質(zhì)
        5.3.4 有限溫度下的擴(kuò)散系數(shù)
    5.4 本章小結(jié)
第6章 裂變產(chǎn)物及合金元素在fcc-Fe中的行為
    6.1 研究現(xiàn)狀
    6.2 研究方法和參數(shù)設(shè)置
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 fcc-Fe的基本性質(zhì)
        6.3.2 不同溶質(zhì)元素?cái)U(kuò)散的微觀性質(zhì)
        6.3.3 不同溶質(zhì)元素?cái)U(kuò)散的宏觀性質(zhì)
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)和展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Boron diffusion in bcc-Fe studied by first-principles calculations[J]. 李向龍,吳平,楊銳杰,閆丹,陳森,張師平,陳寧.  Chinese Physics B. 2016(03)
[2]Ni-Te系統(tǒng)的擴(kuò)散激活能和擴(kuò)散系數(shù)研究[J]. 賈彥彥,韓汾汾,程宏偉,李志軍,鄒楊,徐洪杰.  上海金屬. 2013(04)

博士論文
[1]熔鹽環(huán)境下鎳基合金表面行為機(jī)制的理論研究[D]. 殷亞茹.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所) 2019
[2]基于第一性原理的鎳基合金晶界脆化機(jī)理的理論研究[D]. 劉文冠.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2014



本文編號(hào)：3630340