聚变堆面壁材料钨中氢行为的模拟研究

发布时间：2021-07-05 22:41

　　聚变能由于其清洁、安全、高效的特点,成为人类寄予厚望的新能源,被认为是能够解决我们能源问题的终极手段。聚变反应堆的实现方法之一——磁约束核聚变的科学可行性已经得到了验证,只是其工程可行性却面临着巨大的困难,其中一个难点是反应堆关键材料的选取问题。W材料由于具有高熔点、低溅射率、高热导率等优点,被认为是未来核聚变反应堆装置中面壁材料的首选材料；而且在当今的ITER及EAST等聚变反应堆装置中,石墨由于其高温热稳定性,被同W材料一起应用做面壁材料。处于严酷工作环境中的面壁材料在高温、高通量、高热负荷粒子流的长时间轰击后,会不可避免地产生化学、物理溅射,及再沉积,进而在面壁材料的表面形成混合层。这种混合层的形成会对H同位素在面壁材料中的滞留产生一定的影响,从而严重影响材料的热、力学性质；而且H同位素的滞留也会使得反应堆燃料的浓度及反应效率大打折扣,从而严重影响聚变反应堆的运行。为此,本论文工作首先研究了H在W-C混合层中的滞留行为；进而,在有H滞留的情况下,从电子结构出发,研究了H对W材料脆性的影响。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法进行研究：通过分析H在W材料表面的W-C混合层中与... 

【文章来源】：复旦大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１裂变链式反应??

核聚变能由于其清洁、安全、高效的特点，成为未来人类寄予厚望的新能源，??被认为是能够解决我国能源问题的最终手段。我国核能发展遵循步走＂战略，如??图１．３所示，其中目前全世界运行最多的压水堆是用来解决我们的现实能源问题的，??而发展中的快堆则用来解决我们的千年能源问题，未来的聚变反应堆则被期望能够??解决我们的万年能源问题。??压水地?一＞?快堆?一９？聚变堆??图１．３我閨核能发展步走”战略??１．２聚变反应堆的介绍??聚变反应堆需要能够实现自持核聚变并获得能量增益，不仅要把等离子体加热??到足够高温度，保证等离子体的密度足够大，还需要把要求的等离子体温度和密度??维持足够长的时间；１９５７年，劳逊把这Ｈ个条件定量地写成：??７?二?１０ｋｅＶ（￣１０?乂）??Ｃ?１．６＞）??Ｗ?＝?１０＂ｓ／ｃｍ３??送就是著名的劳逊判据；其中，了为发生核聚变等离子体的温度，ｎ为等离子体的密??度，ｒ为高温等离子体的维持（约束）时间。??要使一定密度的等离子体在高温条件下维持一段时间，并不是一件容易的事情；??为了把高温等离子体约束起来实现聚变反应

空室化ａｍｅｒａｓ）、磁（ｍａｇｎｉｔｎｏｉ）、线圈化ａｔｕｓｈｋｏｉ）的前几个字母；主要组成部件??有真空室、第一壁、环向场（纵场）磁体、极向场（垂直场）磁体、偏滤器等，如??图１．５和１．６所示；其中，图１．５给出的的是托卡马克装置的立体图，而图１．６给出??的是托卡马克装置中各部件沿环向场方向的横截面示意图及其各部件的主要功能。??ｒ棘Ｗ明評??环向场磁体＜—Ｉ二——＾极向场磁体??■Ｗ??偏滤器??图１．５巧卡马克装置示意國??５??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3266965