【摘要】：鎢作為未來(lái)最有前景的面對(duì)等離子體材料,在中子誘導(dǎo)的離位損傷作用下,材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量的點(diǎn)缺陷,如空位(vacancies,Vs)和自間隙原子(self-interstitial atoms,SIAs)。這些缺陷除了可以在塊體中聚集形成活性低的缺陷團(tuán)簇(Vn/SIAn),如孔洞、氣泡和位錯(cuò)環(huán)之外,還會(huì)偏聚到表面,改變表面的形態(tài)。這些缺陷不僅改變了表面與塊體中缺陷的相互作用,同時(shí)也不可避免地影響了氫氦在鎢近表面處的行為。除此之外,離位損傷還會(huì)進(jìn)一步影響表面作為空位和自間隙原子等缺陷的缺陷阱作用。本文綜合采用分子靜力學(xué)(molecular statics,MS)、分子動(dòng)力學(xué)(molecular dynamics,MD)和實(shí)體動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅(object kinetic Monte Carlo,OKMC)計(jì)算模擬方法,對(duì)鎢表面空位和自間隙原子團(tuán)簇對(duì)表面形態(tài)和表面缺陷阱作用的影響進(jìn)行了研究。全文主要分為兩個(gè)部分。一.鎢表面空位和間隙原子團(tuán)簇對(duì)表面形態(tài)的影響采用MS、MD和OKMC模擬方法研究了在W的兩個(gè)低指數(shù)(100)和(1 10)表面V/SIA的聚集,目的是為了揭示聚集有V/SIA的表面對(duì)表面附近后續(xù)V/SIA的偏聚和湮滅的影響。研究結(jié)果為:(1)MS和MD計(jì)算結(jié)果表明:Vn/SIAn可以在(1 0 0)和(1 1 0)表面形成。原因是V/SIA成團(tuán)過(guò)程中的能量釋放以及V/SIA在Vn/SIAn附近擴(kuò)散能壘的降低,分別提供了能量學(xué)和動(dòng)力學(xué)的驅(qū)動(dòng)力。然而,相對(duì)于(10 0)表面,Vn/SIAn更容易在(1 1 0)表面聚集成團(tuán),主要是由于V與Vn(或者SIA和SIAn)結(jié)合能較大,而且在(1 1 0)表面上V/SIA的擴(kuò)散能壘較低。同時(shí)表面空位團(tuán)簇能促進(jìn)近表面處空位向表面的偏聚。(2)1000K時(shí)的OKMC模擬研究結(jié)果表明:在累積的輻照條件下,V/SIA團(tuán)簇在(110)表面形成,而在(10 0)表面傾向于存在SIA團(tuán)簇和點(diǎn)空位。因此,在(1 0 0)表面傾向于形成凸起結(jié)構(gòu),而在(1 1 0)表面容易形成凹凸結(jié)構(gòu)。二.鎢表面空位和間隙原子團(tuán)簇對(duì)表面缺陷阱功能的影響研究結(jié)果表明:兩個(gè)表面上大的空位團(tuán)簇結(jié)構(gòu)可以發(fā)展成為局域的凹陷結(jié)構(gòu),其行為與完美表面相似,而小空位團(tuán)簇依然保持著缺陷的特點(diǎn)。同時(shí),表面上大空位團(tuán)簇的凹陷處與表面的交界可以作為V和SIA的缺陷阱,從能量學(xué)和動(dòng)力學(xué)上來(lái)看都有利于交界處附近的V和SIA向交界處擴(kuò)散。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O53
【圖文】：

上個(gè)世紀(jì)５０年代幾個(gè)核大國(guó)就開(kāi)始研宄磁約束核聚變，到后來(lái)逐漸有越來(lái)逡逑越多的國(guó)家加入了核聚變研究的隊(duì)伍中。８０年代以后，核聚變的研究主要以托逡逑克馬克裝置為主，裝置如圖１．１所示。ＩＴＥＲ計(jì)劃在１９８５年的日內(nèi)瓦峰會(huì)上由逡逑美蘇提出。中國(guó)于２００３年加入ＩＴＥＲ計(jì)劃談判。參與ＩＴＥＲ計(jì)劃的七方于２００６逡逑年簽署了邋ＩＴＥＲ協(xié)議，正式開(kāi)啟了邋ＩＴＥＲ計(jì)劃。由于核聚變反應(yīng)要發(fā)展就必須要逡逑經(jīng)過(guò)建設(shè)、研宄和運(yùn)行ＩＴＥＲ計(jì)劃。因此，ＩＴＥＲ的成功，標(biāo)志著核聚變電站建逡逑設(shè)的成功以及進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)核聚變電站的商業(yè)化應(yīng)用。逡逑在可控核聚變發(fā)展中，我國(guó)取得的成就令世界矚目。我國(guó)的第一個(gè)超導(dǎo)托逡逑克馬克核聚變反應(yīng)裝置由中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所建設(shè)而成，這也是世逡逑１逡逑

選擇不當(dāng)會(huì)對(duì)體系的熱平衡過(guò)程帶來(lái)嚴(yán)重的影響，甚至達(dá)到平衡。逡逑中粒子的運(yùn)動(dòng)往往是沒(méi)有規(guī)則的，但是速度要滿足麥克斯韋－玻，即：逡逑N逡逑Ｐ（ｖ邋）＝邋———邋ｅｘｐ邋＿■ａ邋＝邋ｘ，ｙ，ｚ邐（Ｖ邋ａ）邋＼２ｎｋＢＴ）邐［邋２ｋＢＴ逡逑防止系統(tǒng)本身的離位使系統(tǒng)總能量不穩(wěn)定，我們?cè)谟?jì)算之前需要檢分布，來(lái)確保粒子在各個(gè)方向的總動(dòng)量為零。逡逑４周期性邊界條件和最近鏡像逡逑計(jì)算上的限制，在模擬的盒子中只能模擬幾千個(gè)粒子的小系統(tǒng)。當(dāng)質(zhì)時(shí)，小的系統(tǒng)使得熱力學(xué)計(jì)算出現(xiàn)問(wèn)題，因此在這種較小的系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件對(duì)于研究系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是非常重要的。在分子，處理邊界條件的方法有很多種，最常用的方法就是采用周期性ｏｄｉｃ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ＰＢＣ）來(lái)處理邊界問(wèn)題。逡逑0￣￣ｂ00￣￣逡逑

圖３．１主要的ＫＭＣ流程圖逡逑３．邋６低能壘問(wèn)題逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 呂廣宏;羅廣南;李建剛;;磁約束核聚變托卡馬克等離子體與壁相互作用研究進(jìn)展[J];中國(guó)材料進(jìn)展;2010年07期

本文編號(hào)：2783753