【摘要】：隨著能源危機的日益嚴重,核能的開發(fā)與應(yīng)用就顯得非常重要,目前世界上的核電基本都是裂變核電,在更加環(huán)保的聚變核電商業(yè)化之前,裂變核電仍將繼續(xù)。核電的安全性一直都是倍受關(guān)注的問題,尤其是在福島事故之后的今天。核電安全問題不僅包括防核泄漏,而且還包括防核擴散,熔鹽堆在這兩方面都有著極佳優(yōu)勢。但是這種熔鹽堆中很重要的技術(shù)瓶頸就是抗中子輻照和抗熔鹽腐蝕材料的研究,特別是直接暴露在強中子輻射下的材料,這就要求它必須具備高強度的抗輻射損傷性能和耐腐蝕性能等。然而,鎳-鉬-鎢系鎳基合金在現(xiàn)代金屬材料中最耐蝕的一種,且具有良好的抗腐蝕性能,因此該合金在熔鹽堆設(shè)計中具有極大的前景。本文應(yīng)用分子動力學(xué)模擬方法和動力學(xué)蒙特卡羅方法,研究了純金屬鉬在輻照環(huán)境下的離位級聯(lián)碰撞過程及缺陷的演化過程。在本文中,我們首先運用分子動力學(xué)方法模擬了金屬鉬的離位級聯(lián),討論了輻照初始溫度和PKA能量對級聯(lián)碰撞過程的影響。研究發(fā)現(xiàn)到達峰值的時間和峰值缺陷數(shù)目隨輻照初始溫度和PKA能量增大而增加。而在碰撞過程中,PKA能量達到一定值,會產(chǎn)生子級聯(lián)碰撞區(qū)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),PKA能量對缺陷的形成和分布有影響顯著,能量越高,產(chǎn)生的缺陷團簇分布越廣,尺寸也相對越大,而輻照初始溫度的影響相對比較微弱,受能量調(diào)控。通過結(jié)合MD方法和NEB方法,得出了部分缺陷團簇的穩(wěn)定構(gòu)型、結(jié)合能和遷移能。發(fā)現(xiàn)除個別受缺陷空間分布的對稱性影響以外,缺陷團簇的結(jié)合能和遷移能基本上隨所包含缺陷數(shù)目增加而增加。另外,通過對比空位團簇和間隙團簇的遷移能發(fā)現(xiàn),間隙團簇易形成小尺寸團簇,且其遷移勢壘非常低,極易發(fā)生遷移。本文應(yīng)用對象動力學(xué)蒙特卡羅方法對淬火階段后的級聯(lián)碎片進行了退火模擬,得到相關(guān)條件和情況下級聯(lián)碎片中缺陷的復(fù)合規(guī)律。發(fā)現(xiàn)在退火過程中,由于間隙團簇和空位團簇遷移性和尺寸差異導(dǎo)致了幾個不同的復(fù)合階段：復(fù)合階段Ⅰ在退火溫度為90K左右開始,主要是由于間隙團簇的快速遷移,與空位團簇發(fā)生復(fù)合湮滅；第二次復(fù)合在退火溫度達到390K～490K時發(fā)生,這個階段的復(fù)合機制相對復(fù)雜,多種機制共同作用；而復(fù)合階段Ⅲ的形成受缺陷團簇的數(shù)目和尺寸影響,一般要到高于700K才會出現(xiàn),這個過程主要是大尺寸缺陷團簇通過發(fā)射點缺陷而再次出現(xiàn)的復(fù)合。最后仔細討論了各個階段的復(fù)合機制,給出了空位團簇和間隙團簇數(shù)目隨退火溫度的變化過程,很好地解釋了OKMC的模擬退火結(jié)果。本文通過對純金屬輻照損傷的詳細模擬研究,為有關(guān)鎳鉬系鎳基合金的輻照損傷的研究提供參考,以及為未來熔鹽反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料輻照性能的實驗研究提供一定的指導(dǎo)作用。
【圖文】：

在提出的各種計算模擬方法中，按照模擬時間和空間尺度遞增排列依次有分子動逡逑力學(xué)，動力學(xué)蒙特卡洛，相場模型（Ｐｈａｓｅ邋Ｆｉｅｌｄ邋Ｍｏｄｅｌ），熱化學(xué)模型，有限元模擬逡逑（Ｆｉｎｉｔｅ邋Ｅｌｅｍｅｎｔ邋Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）等，如圖２．１邋口８］。由于模擬時間和空間上的尺度跨越，逡逑使得有些無法在實際實驗過程中直觀呈現(xiàn)的微觀過程，，能通過計算模擬實驗得到逡逑呈現(xiàn)，使之與實驗研究接軌。逡逑－Rc二…二空菌巧[鰣澹卞義希睿礤危酰礤危恚礤危礤義賢跡玻倍嘀旨撲隳Ｄ夥椒ń岷現(xiàn)鋇僥苡?xùn)V鄧枇渝義媳疚耐ü擻梅腫傭ρＤ夥椒ê投ρ商乜薹椒ㄏ嘟岷系姆椒�，模辶x夏獯尤肷淠芰苛Ｗ佑盞嫉募讀鱟膊畢菘嫉餃畢菰諤逑抵懈春仙穡暾義系匱芯苛私鶚粼吭謔芨Ｕ蘸蟮哪誆咳畢萆珊脫莼墓獺１菊陸氐憬檣苷鰣義夏Ｄ夤討興捎玫模停�、ＮＥＢ和ＯＫＭＣ方法。辶x希玻狽腫傭ρХ椒ㄥ義希玻保狽腫傭ρХ椒蚪殄義戲腫傭ρ悄殼壩美囪芯扛叢幽厶低城坑辛Φ募撲隳Ｄ夤ぞ擼ü義峽桑啄Ｄ庋芯坎牧系慕峁梗準叭攘ρ災(zāi)�，包括扩散系数、热罁磴、相变、晶格辶x先畢萁峁�、位磻虎晶郊嫝聋}疲準熬酆銜锏任侍�。租j纈茫停哪Ｄ夥椒ㄑ芯課鎦叔義蝦旯坌災(zāi)實氖牽粒歟洌澹蠔停祝幔椋睿鰨潁椋紓瑁�，在２０侍m停擔(dān)澳甏狀臥擻沒詬漲蚴頻姆皺義獻傭ρХ椒ㄑ芯苛艘禾宓模⒂睬潁⒛Ｐ

本文編號：2649353