钨材料绒毛结构形成及其对侵蚀杂质角度分布的影响

发布时间：2020-04-17 04:21

【摘要】：钨材料被广泛认为是下一代聚变装置中偏滤器和第一壁的主要材料。钨具有很好的热传导性和较高的熔点,同时有很低的氚滞留率和物理溅射率。人们在线性装置、托卡马克和仿星器中发现,在钨材料表面会形成一种纤维状的纳米结构(称其为绒毛)。这种结构会降低钨材料的表现。其生长机理目前尚未完全清楚。本文自主开发了三维动力学蒙特卡罗程序SURO-FUZZ,在微米和秒这样的尺度来研究钨材料绒毛结构的生长。SURO-FUZZ程序研究了绒毛形貌随时间的变化。同时钨绒毛的生长速率和前人已有的实验结果符合得很好。由于这种绒毛结构会使钨表面变得十分粗糙,为了继续研究这种表面对边界等离子体的影响,本文使用三维粗糙表面程序“SURO”和新的解析模型,研究了粗糙表面对于侵蚀杂质角度分布的影响。在SURO程序中采用阴影角来描述粗糙表面的结构特点,阴影角的定义是水平特征长度和粗糙表面初始粗糙度的比值。SURO程序的模拟结果表明,当阴影角大于某个阈值后,粗糙表面开始对侵蚀杂质的角度分布产生影响。同时,阴影角越大会导致侵蚀杂质角度分布越严重的偏移。SURO程序中采用了不同的粗糙表面形貌来计算侵蚀杂质的角度分布。模拟结果发现,这种角度分布迁移的趋势对于不同的粗糙表面结构有相同的规律。基于数值模拟的结果,我们同样给出了一种解析模型来研究阴影角对于侵蚀杂质角度分布的影响,并且得到了与SURO模拟相同的结论。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL61

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本文编号：2630447