氢同位素在聚变堆材料及部件中的渗透滞留行为
发布时间：2021-02-18 22:11
氘氚核反应是地球上最容易实现的核聚变反应,托卡马克被认为是最具希望实现磁约束可控核聚变反应方式之一。欧盟、日本、美国、中国、俄罗斯、韩国、印度七方共同出资合作推进ITER计划,我国提出进行中国聚变工程实验堆（CFETR）工程建设。由于燃料氚的稀缺性及放射性,其在聚变堆中渗透滞留问题关系到聚变堆的经济性与安全性。为了对氢同位素在聚变堆材料及部件中渗透滞留问题有系统性的认识,本文利用实验室热脱附谱设备、气体驱动渗透设备、等离子体驱动渗透设备及EAST等离子体辐照平台MAPES,结合扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM、X射线光电子能谱XPS、正电子湮没谱PAS等材料分析表征手段对氘在聚变堆结构材料及面向等离子体材料中的渗透滞留行为进行了系统研究,最后对面向等离子体部件模块进行了氘等离子体驱动渗透研究。其中,聚变堆结构材料包括低活化铁素体/马氏体RAFM钢（CLF-1钢、CLAM钢和Euro fer钢）、钒合金（纯钒和V-4Cr-4Ti合金）和铜合金（纯铜、无氧铜、氧化铝弥散铜AL15和CuCrZr合金）,面向等离子体材料包括轧制钨和再沉积钨,面向等离子体部件主要针对偏滤器穿管型部件。...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要物理符号
第1章 绪论
1.1 核聚变与聚变堆
1.1.1 核聚变
1.1.2 ITER与CFETR
1.2 聚变堆部件与材料
1.2.1 ITER-TBM与CFETR包层
1.2.2 偏滤器
1.3 聚变堆等离子体参数分布
1.4 氢同位素在聚变堆中渗透滞留行为
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究现状
1.4.3 研究内容
第2章 氢同位素在材料中渗透与滞留机理
2.1 氢分子的吸附
2.2 氢粒子的反射与注入
2.3 氢的再结合
2.4 氢的溶解
2.5 氢的扩散
2.6 缺陷捕获
2.7 氢的解吸
2.8 稳态渗透
第3章 材料与研究方法
3.1 实验材料
3.2 材料表征
3.2.1 扫描电子显微镜
3.2.2 透射电子显微镜
3.2.3 X射线光电子能谱
3.2.4 正电子湮没谱
3.3 实验室氢同位素渗透滞留实验平台
3.3.1 热脱附谱-气体驱动渗透联合实验平台
3.3.2 实验室ECR等离子体驱动渗透实验平台建设
3.4 EAST氢同位素渗透滞留实验平台
3.4.1 EAST等离子体辐照实验平台
3.4.2 EAST等离子体驱动渗透实验平台建设
3.5 模拟程序
3.5.1 SRIM程序
3.5.2 TMAP程序
3.6 本章小结
第4章 氘在结构材料中的渗透滞留行为
4.1 氘在RAFM钢中的渗透滞留行为
4.1.1 氘在RAFM钢中的输运参数与滞留行为
4.1.2 氦对RAFM钢中氘滞留行为的影响
4.2 氘在钒合金中的渗透滞留行为
4.3 氘在铜合金中的渗透滞留行为
4.3.1 氘在铜合金中的输运参数与滞留行为
4.3.2 热处理对CuCrZr合金中氘滞留行为的影响
4.4 本章小结
第5章 氘在面向等离子体材料中的渗透滞留行为
5.1 氘在轧制钨中的渗透滞留行为
5.2 氘在钨沉积层中的渗透滞留行为
5.3 本章小结
第6章 氘在面向等离子体部件中的渗透行为
6.1 实验室模拟穿管型部件氘渗透实验
6.2 ITER偏滤器参数下氚渗透量
6.3 偏滤器部件阻氚设计
第7章 结论
7.1 全文总结
7.2 论文创新点
7.3 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]核聚变堆包层结构材料研究进展及展望[J]. 徐玉平,吕一鸣,周海山,罗广南. 材料导报. 2018(17)
[2]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[3]慢正电子束流技术在金属/合金微观缺陷研究中的应用[J]. 胡远超,曹兴忠,李玉晓,张鹏,靳硕学,卢二阳,于润升,魏龙,王宝义. 物理学报. 2015(24)
[4]Exposure of Equal-Channel Angular Extruded Tungsten to Deuterium Plasma[J]. 刘凤,徐玉平,周海山,赵四祥,李波,吕广宏,袁悦,郝汀,罗广南. Plasma Science and Technology. 2015(07)
[5]Phase and Microstructure Analysis of Cu-Cr-Zr Alloys[J]. Huaqing LI~(1,2)+ Shuisheng XIE~(2) Xujun MI~(2) Pengyue WU~(2) (1)Suzhou Institute for Nonferrous Metal Research,Suzhou 215026,China (2)State Key Laboratory for Fabrication and Processing of Nonferrous Metals,General Research Institute for Nonferrous Metals,Beijing 100088,China. Journal of Materials Science & Technology. 2007(06)
[6]中国环流器二号A装置（HL-2A）工程研制[J]. 严建成,刘永,周才品,李晓东,王树锦,刘德权,宣伟民,陈燎原,曹曾,杨青巍,宋显明,姚列英,毛维成,丁玄同,潘传红,HL-2A研制组. 核聚变与等离子体物理. 2004(04)
[7]电子回旋共振（ECR）等离子体的研究和应用[J]. 宁兆元,任兆杏. 物理学进展. 1992(01)
博士论文
[1]氢同位素在聚变堆包层结构材料中的渗透滞留行为研究[D]. 徐玉平.中国科学技术大学 2017
本文编号：3040165
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要物理符号
第1章 绪论
1.1 核聚变与聚变堆
1.1.1 核聚变
1.1.2 ITER与CFETR
1.2 聚变堆部件与材料
1.2.1 ITER-TBM与CFETR包层
1.2.2 偏滤器
1.3 聚变堆等离子体参数分布
1.4 氢同位素在聚变堆中渗透滞留行为
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究现状
1.4.3 研究内容
第2章 氢同位素在材料中渗透与滞留机理
2.1 氢分子的吸附
2.2 氢粒子的反射与注入
2.3 氢的再结合
2.4 氢的溶解
2.5 氢的扩散
2.6 缺陷捕获
2.7 氢的解吸
2.8 稳态渗透
第3章 材料与研究方法
3.1 实验材料
3.2 材料表征
3.2.1 扫描电子显微镜
3.2.2 透射电子显微镜
3.2.3 X射线光电子能谱
3.2.4 正电子湮没谱
3.3 实验室氢同位素渗透滞留实验平台
3.3.1 热脱附谱-气体驱动渗透联合实验平台
3.3.2 实验室ECR等离子体驱动渗透实验平台建设
3.4 EAST氢同位素渗透滞留实验平台
3.4.1 EAST等离子体辐照实验平台
3.4.2 EAST等离子体驱动渗透实验平台建设
3.5 模拟程序
3.5.1 SRIM程序
3.5.2 TMAP程序
3.6 本章小结
第4章 氘在结构材料中的渗透滞留行为
4.1 氘在RAFM钢中的渗透滞留行为
4.1.1 氘在RAFM钢中的输运参数与滞留行为
4.1.2 氦对RAFM钢中氘滞留行为的影响
4.2 氘在钒合金中的渗透滞留行为
4.3 氘在铜合金中的渗透滞留行为
4.3.1 氘在铜合金中的输运参数与滞留行为
4.3.2 热处理对CuCrZr合金中氘滞留行为的影响
4.4 本章小结
第5章 氘在面向等离子体材料中的渗透滞留行为
5.1 氘在轧制钨中的渗透滞留行为
5.2 氘在钨沉积层中的渗透滞留行为
5.3 本章小结
第6章 氘在面向等离子体部件中的渗透行为
6.1 实验室模拟穿管型部件氘渗透实验
6.2 ITER偏滤器参数下氚渗透量
6.3 偏滤器部件阻氚设计
第7章 结论
7.1 全文总结
7.2 论文创新点
7.3 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]核聚变堆包层结构材料研究进展及展望[J]. 徐玉平,吕一鸣,周海山,罗广南. 材料导报. 2018(17)
[2]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[3]慢正电子束流技术在金属/合金微观缺陷研究中的应用[J]. 胡远超,曹兴忠,李玉晓,张鹏,靳硕学,卢二阳,于润升,魏龙,王宝义. 物理学报. 2015(24)
[4]Exposure of Equal-Channel Angular Extruded Tungsten to Deuterium Plasma[J]. 刘凤,徐玉平,周海山,赵四祥,李波,吕广宏,袁悦,郝汀,罗广南. Plasma Science and Technology. 2015(07)
[5]Phase and Microstructure Analysis of Cu-Cr-Zr Alloys[J]. Huaqing LI~(1,2)+ Shuisheng XIE~(2) Xujun MI~(2) Pengyue WU~(2) (1)Suzhou Institute for Nonferrous Metal Research,Suzhou 215026,China (2)State Key Laboratory for Fabrication and Processing of Nonferrous Metals,General Research Institute for Nonferrous Metals,Beijing 100088,China. Journal of Materials Science & Technology. 2007(06)
[6]中国环流器二号A装置（HL-2A）工程研制[J]. 严建成,刘永,周才品,李晓东,王树锦,刘德权,宣伟民,陈燎原,曹曾,杨青巍,宋显明,姚列英,毛维成,丁玄同,潘传红,HL-2A研制组. 核聚变与等离子体物理. 2004(04)
[7]电子回旋共振（ECR）等离子体的研究和应用[J]. 宁兆元,任兆杏. 物理学进展. 1992(01)
博士论文
[1]氢同位素在聚变堆包层结构材料中的渗透滞留行为研究[D]. 徐玉平.中国科学技术大学 2017
本文编号：3040165
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