發(fā)布時間：2021-08-23 16:36

　　發(fā)展核聚變能對解決人類社會的能源短缺和環(huán)境污染問題具有非常重要的意義。因此,國際社會提出了旨在發(fā)展核聚變能的國際熱核聚變實驗堆（International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER）項目。在該項目中,面向等離子體材料（PFMs）扮演著重要的角色,它直接面對著處于極端狀態(tài)下的等離子體,承受著極強的電磁輻射以及高能中子和逃逸粒子的輻照。鎢（W）材料具有高的熔點、高的濺射閾值、低中子輻照活化性、低氫（H）同位素滯留率、低的熱膨脹系數(shù)和較好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)良特性,被選為ITER項目中的PFMs。然而,在實際應(yīng)用中,W基PFMs不僅面臨著高能粒子諸如中子、H同位素（D和T）和氦（He）轟擊所引起的離位損傷,而且也面臨著隨之而來的H、He氣泡的危害。H、He氣泡的存在嚴(yán)重影響了W基PFMs的力學(xué)性能,從而W材料的服役性能和使用壽命也將受到影響。此外,W是一種高原子序數(shù)（Z）元素,H、He氣泡破裂產(chǎn)生的碎片會劇烈地污染等離子體。因此,研究W體系中H、He氣泡的形成機制從而最終控制氣泡的形成就顯得至關(guān)重要。在本文中,我們采用第一性原理方法研究H原子... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)現(xiàn)階段的B/C/W設(shè)計路線;(b)B/C/W路線一全W路線方案.

如圖]-4所示，三種樣品的表現(xiàn)幾乎一致，在]0次的熱負荷下，表均沒有出現(xiàn)裂紋，在100次的熱負荷下，表面均出現(xiàn)了裂紋，而1000次的時都出現(xiàn)了裂紋和表面融化。由此可見Be材料單次能承受的熱負荷上限是1MJW,如果承受的是連續(xù)多次的熱負荷，材料也可能在比較低的熱負荷下出裂紋和表面融化。由上可見，在ITER實際應(yīng)用中，聚變產(chǎn)生的中子會使Be材料的導(dǎo)熱性能低，且Be材料容易出現(xiàn)腫脹。此外我們知道Be也是劇毒材料，制備上存在一系列其它材料所沒有的問題，因此雖然Be材料己經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)階段的ITER驗裝置中[Shimada et al(2005)]，Be材料仍然不是理想的PFMs。

如圖]-4所示，三種樣品的表現(xiàn)幾乎一致，在]0次的熱負荷下，表均沒有出現(xiàn)裂紋，在100次的熱負荷下，表面均出現(xiàn)了裂紋，而1000次的時都出現(xiàn)了裂紋和表面融化。由此可見Be材料單次能承受的熱負荷上限是1MJW,如果承受的是連續(xù)多次的熱負荷，材料也可能在比較低的熱負荷下出裂紋和表面融化。由上可見，在ITER實際應(yīng)用中，聚變產(chǎn)生的中子會使Be材料的導(dǎo)熱性能低，且Be材料容易出現(xiàn)腫脹。此外我們知道Be也是劇毒材料，制備上存在一系列其它材料所沒有的問題，因此雖然Be材料己經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)階段的ITER驗裝置中[Shimada et al(2005)]，Be材料仍然不是理想的PFMs。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]VPS-EBW法制備W/Cu功能梯度材料及熱負荷實驗研究[J]. 種法力,陳俊凌,李建剛.  稀有金屬材料與工程. 2006(09)
[2]W-Cu梯度熱沉材料的成分與結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 劉彬彬,謝建新.  稀有金屬. 2005(05)



本文編號：3358217