低能氫及其同位素原子轟擊鎢(001)表面的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、在核反應(yīng)裝置中鎢和鎢合金憑借其低濺射腐蝕率，良好的熱學(xué)性能，比如高熔點(diǎn)、高導(dǎo)熱率、低氚滯留率，被認(rèn)為是目前最有前途的面對(duì)等離子體壁的候選材料。然而，面對(duì)等離子體材料要承受高束流的氫同位素氘(D)和氚(T)的轟擊，導(dǎo)致鎢材料表面以及體內(nèi)產(chǎn)生大量的空洞，帶來氫同位素滯留問題;同時(shí)，可導(dǎo)致鎢表面的起泡問題。另外，聚變反應(yīng)時(shí)，在第一壁材料內(nèi)產(chǎn)生的雜質(zhì)和空位等缺陷會(huì)成為俘獲氫的不飽和陷阱，從而易于形成團(tuán)簇;這不但加重氚滯留問題，而且隨著團(tuán)簇的生長(zhǎng)

2、和擴(kuò)張，第一壁材料原子核團(tuán)簇會(huì)進(jìn)入等離子區(qū)，污染等離子體，降低聚變效率。本文的前兩章分別重點(diǎn)綜述了文章的研究背景以及基本的研究原理;然后，三、四章則主要匯報(bào)了研究成果及分析討論，內(nèi)容安排如下:
　　第三章重點(diǎn)研究了分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)不同角度入射的低能氫粒子(0.5-50.0 eV)與鎢表面的相互作用的模擬結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氫粒子垂直入射，能量為0.5-20.0 eV時(shí)，粒子滯留在鎢內(nèi)部的概率急速增加，在模擬能量整個(gè)區(qū)間內(nèi)，發(fā)生反射過

3、程的概率逐漸減少但始終占主導(dǎo)。改變?nèi)肷淞Ｗ拥娜肷浣嵌?，滯留概率在某些能量范圍?nèi)雖有所增加，但氫原子被反射現(xiàn)象仍然占主導(dǎo)。通過進(jìn)一步觀察粒子的入射深度和能量變化推斷出粒子在鎢塊中的能量傳遞方向。這些結(jié)果對(duì)理解聚變反應(yīng)中，鎢材料的選用優(yōu)勢(shì)和化學(xué)腐蝕以及氫或氫同位素滯留有重大意義。此外，在所研究的能量范圍內(nèi)，分子動(dòng)力學(xué)方法模擬結(jié)果與以二體理論為基礎(chǔ)的TRIM程序的氫與鎢模擬結(jié)果之間有明顯差異，這說明，傳統(tǒng)的二體碰撞理論不能很好的描述低能碰撞問