氦离子轰击能量对钨绒毛生长的影响

发布时间：2021-08-21 00:27

　　化石能源的枯竭及其对环境的污染促使人们开发新能源。聚变能渐渐地进入到人们的视野里,托卡马克装置也被认为是最有希望实现聚变能的装置。钨以其高熔点、高热导率、良好的热稳定性、低氚滞留率、物理溅射阈值高、无化学腐蚀等特点被广泛用于聚变装置面向等离子体材料中。在聚变装置中氦等离子体轰击钨材料表面时会产生纳米级纤维,也被称为钨绒毛。钨绒毛的形成不仅改变了钨材料基底形貌,还会改变金属材料性质、降低金属的热传导性、增强燃料氚滞留率、降低钨材料的光发射率。因此,如何在利用钨靶板材料的同时减少钨绒毛是一个关键问题。本文研究了氦等离子体轰击下钨绒毛的产生和生长。通过对三维动力学蒙特卡罗SURO-FUZZ代码进行升级,在微米和秒的空间和时间尺度上成功地进行了钨绒毛模拟,钨绒毛随时间的演化与已有的实验结果吻合得较好。模拟结果显示,钨基底材料温度直接影响氦离子在钨材料中的扩散。随着基体温度的升高,粒子的扩散系数增大,从而促进钨的绒毛生长。此外,氦离子轰击材料的流量密度也决定了钨绒毛形成时间以及长度。钨绒毛的生长和溅射实际上是动态平衡过程,升级后的SURO-FUZZ代码可以初步研究物理溅射对钨材料的影响,并与实验... 

【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】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 钨面向等离子体材料的特点
    1.2 绒毛的生长
    1.3 基底温度对钨绒毛厚度的影响
    1.4 等离子体流量对钨绒毛厚度的影响
    1.5 等离子体能量对钨绒毛厚度的影响
    1.6 本文的主要内容以及研究意义
2 物理模型介绍
    2.1 引言
    2.2 SDPIC模型简介
    2.3 SURO模型简介
    2.4 SURO-FUZZ模型简介
    2.5 结论
3 钨材料绒毛厚度的研究
    3.1钨绒毛生长的实验
    3.2 钨绒毛生长的模拟
        3.2.1 60eV氦离子轰击能量对钨材料的影响
            (1)60eV氦离子轰击能量下钨材料全貌图展示
            (2)氦离子流量的影响
            (3)钨基底温度的影响
            (4)氦离子流量密度的影响
            (5)钨绒毛层与多孔率
        3.2.2 250eV氦离子轰击能量对钨材料的影响
            (1)250eV氦离子轰击能量下钨材料全貌图展示
            (2)溅射率的影响
            (3)氦离子流量的影响
            (4)钨基底温度的影响
            (5)钨绒毛厚度与多孔率
    3.3 结论
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3354510