低能强流氢氦离子辐照下钨材料损伤研究

发布时间：2021-05-08 09:38

　　在实现聚变能商业化的道路上,聚变装置中面向等离子体材料的研究成为了重中之重。由于具有高热导、低溅射、低氢滞留等物理特性,钨及其合金被认为是一种最具有应用价值的面向等离子体材料。作为面向等离子体材料,将受到来自聚变反应物（氘、氚）和产物（氦、中子）的辐照。因此,开展面向等离子体材料和聚变环境下等离子体相互作用研究,具有重要的科学意义和应用价值。文中利用自主设计的高功率射频离子源产生高密度等离子体,模拟面向等离子材料所处的等离子体环境,系统的研究了钨及其合金材料在不同辐照条件下的辐照损伤行为,借助先进的材料分析方法,探索了钨材料的各种辐照损伤机制。论文研究内容主要包括以下几个方面:（1）高功率射频离子源的设计。设计制造了三种不同尺寸的离子源,最终确定了一种放电管内径为10 cm,具有水冷保护装置的高功率射频离子源,用于产生高密度等离子体。利用其模拟聚变中面向等离子体材料所处的苛刻等离子体环境,建立了一套基于高功率射频等离子体的低能强流氢氦离子辐照材料系统,且申请并已授权了一项发明专利。（2）研究了氦离子辐照下纯钨材料的损伤行为。实验发现,低温（小于1100 K）辐照下材料主要呈现出一种纳米... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：152 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 现阶段能源结构
        1.1.2 聚变能的提出
        1.1.3 聚变能对材料的要求
    1.2 面向等离子体材料研究进展
        1.2.1 面向等离子体材料选择
        1.2.2 面向等离子体材料损伤研究
    1.3 本文主要研究思路与内容
2 实验设备和表征方法
    2.1 引言
    2.2 本论文使用的实验设备
        2.2.1 材料加热退火真空设备
        2.2.2 低能强流离子辐照系统
    2.3 论文中使用的材料表征设备
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 原子力显微镜
        2.3.3 电子背散射衍射仪
        2.3.4 聚焦离子束
        2.3.5 透射电子显微镜
        2.3.6 其他仪器设备
3 氦离子辐照下纯钨表面微观结构变化研究
    3.1 引言
    3.2 氦离子流强对钨表面微观结构变化影响
    3.3 氦离子能量对钨表面微观结构变化影响
    3.4 钨样品表面纳米丝形成机制分析
    3.5 氦辐照剂量对钨丝层厚度影响
    3.6 间歇式辐照对钨丝层厚度影响
    3.7 本章小结
4 氢氘离子辐照对钨丝结构影响研究
    4.1 引言
    4.2 氢辐照对钨丝微观结构影响
    4.3 氘辐照对钨丝微观结构影响
    4.4 钨丝对材料内氘滞留影响研究
    4.5 本章小结
5 氦离子辐照下钨合金表面微观结构变化研究
    5.1 引言
    5.2 氦离子辐照钨镧合金研究
    5.3 氦离子辐照钨钇合金研究
    5.4 氦离子辐照钨铼合金研究
    5.5 本章小结
6 氧杂质掺杂下氢氦辐照钨材料表面微观结构演变研究
    6.1 引言
    6.2 氧杂质掺杂下氦离子辐照钨表面微观结构演变研究
    6.3 氧杂质掺杂下氢离子辐照钨表面微观结构演变研究
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]聚变能源、高技术与等离子体物理[J]. 陆全康.  科学. 1995(04)



本文编号：3175106