锂组分对核聚变装置高Z第一壁材料物理化学性质的影响

发布时间：2021-07-26 09:30

　　托卡马克装置通过产生磁场控制等离子体,从而实现可控核聚变反应的发生。等离子体含有多种高能粒子,例如:中子、氢离子及其同位素、氦离子等。托卡马克装置第一壁材料必须承受高能中子辐照、热负荷、电离辐射以及等离子体与之发生的相互作用,在第一壁材料内可能产生空穴、填隙、替代等点缺陷。目前,第一壁材料主要选用高原子序数（Z）金属元素:钼和钨。面向等离子体壁处理技术是提高高温等离子体性能的关键环节,该技术可以抑制等离子体杂质,降低粒子边界再循环,保证高参数、长脉冲等离子体运行。托卡马克装置第一壁材料在长期锂化后,锂原子可能沿着晶界和缺陷扩散而固溶于第一壁材料,锂杂质原子的存在可能对第一壁材料的性能造成一定的影响,值得深入探究。氦泡或氦脆是第一壁材料的共性问题,目前还没有方法能够彻底解决,而存在的锂杂质原子对氦原子的行为又具有怎样的影响?本论文利用第一性原理计算,研究了锂原子在第一壁材料—钼和钨金属内部存在时的微结构和电子结构以及锂原子与氦原子的相互作用,并且进一步探讨了锂、氦杂质原子对钼和钨晶体力学和热力学性能的影响。计算结果表明:在钼和钨金属中,单一锂原子倾向于占据替代位,间隙锂原子在钼和钨晶体中... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

托卡马克装置工作原理示意图[4]

图 1.1 托卡马克装置工作原理示意图[4]年，一项重大国际科技合作计划—ITER 计划被确立，我国此计划。其目标是建造一个可自持燃烧（点火）的核聚变堆的工程可行性[3]。主要包括三个方面[2]：（1）实现 50 400 s 以上的氘氚燃烧；（2）研究稳定的高约束、高性（3）未来商用聚变堆的相关工程物理技术。ITER 由 33 ，基本涵盖了国际上所有的托克马克研究资源。计划于 （图 1.2 为 ITER 装置示意图），将肩负未来近 20 年的聚ITER 研究分为六个阶段[3]：原理性研究、规模试验、工程物理实验、示范聚变电站、商用聚变电站。目前国装置试验阶段，并逐步向工程物理实验阶段过渡。

EAST装置[6]

【参考文献】：
期刊论文
[1]EAST超导托卡马克[J]. 万宝年,徐国盛.  科学通报. 2015(23)
[2]高压下钨弹性和热力学性质的第一性原理研究[J]. 张修路,罗雰,郭志成,遆瑞娟,刘中利,刘成安,蔡灵仓.  原子与分子物理学报. 2015(03)
[3]国际热核试验堆第一壁材料的研究进展[J]. 丁孝禹,李浩,罗来马,黄丽枚,罗广南,昝祥,朱晓勇,吴玉程.  机械工程材料. 2013(11)
[4]W热力学性质和弹性性质的第一性原理研究[J]. 黄多辉,李强,曹启龙,王藩侯,蔡灵仓,张修路,经福谦.  稀有金属材料与工程. 2013(09)
[5]EAST托卡马克锂化技术研制[J]. 孙震,胡建生,左桂忠,李建刚,陈跃,李加宏,王厚银,吴金华,曹斌.  真空. 2012(05)
[6]托卡马克第一壁涂层工艺方法的比较[J]. 张建中,刘常乐.  新技术新工艺. 2006(09)
[7]受控核聚变研究的进展和展望[J]. 丁厚昌,黄锦华.  自然杂志. 2006(03)
[8]HL-1M装置内壁锂化实验进展[J]. 王明旭,张年满,王志文,王恩耀,严东海,崔成河,梁雁.  真空与低温. 2001(01)
[9]93钨合金材料的模量、比热及热膨胀系数的温度效应[J]. 姜春兰,张宝平.  兵器材料科学与工程. 2000(03)
[10]惯性约束聚变能源与激光驱动器[J]. 范滇元,贺贤土.  大自然探索. 1999(01)

博士论文
[1]面向等离子体材料钨合金力学性质的第一性原理研究[D]. 姜迪友.南昌大学 2017
[2]聚变堆结构材料中氦原子等杂质效应的第一性原理研究[D]. 李瑞环.大连理工大学 2016
[3]聚变堆第一壁材料氢行为和力学性质的第一性原理研究[D]. 徐京城.大连理工大学 2011

硕士论文
[1]等离子体壁处理技术对第一壁性能的影响[D]. 张勇.中国科学技术大学 2016



本文编号：3303304