铬钒掺杂对钨的性能影响的第一性原理研究

发布时间：2022-08-23 20:47

　　核聚变被公认为是解决未来能源短缺问题的终极方案之一。由于钨具有熔点高、热导性好、溅射率低等优点,因此它被广泛地认为是最具潜力的面向等离子体材料和第一壁材料的候选材料,它被考虑用在国际热核聚变实验堆（ITER）、中国聚变工程示范堆（CFETR）等聚变反应堆中。在聚变反应堆中,钨会受到强流低能的氢氦粒子流的作用。当氢氦粒子进入钨中,不可避免地会对钨的性能造成不利影响,若大量的氢氦粒子在钨中聚集形成氢泡或氦泡这将严重缩短钨在聚变堆中的服役寿命。当氢氦粒子在钨的面向等离子体的一面聚集会造成钨表面的起泡或“长毛”,将杂质引入到聚变等离子体中,对聚变堆的稳定运行造成严重影响。聚变堆中还存在大量的高能聚变中子,在高能聚变中子的轰击下,钨中会形成大量的空位和自间隙原子。因此,研究清楚钨中氢氦的行为、氢氦与钨中空位的相互作用和氢氦与钨中自间隙原子间的相互作用对钨基面向等离子体材料的发展是非常重要的。在钨中掺入适当的合金元素不但能够改善钨的机械性能,而且它们也能够成为氢氦的聚集中心,从而把钨中氢氦输运到一个合适的地方沉积,这样就可以延长钨在聚变堆的服役寿命。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究... 

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本论文工作的意义
    1.4 本章小结
第2章 研究理论基础和方法
    2.1 第一性原理简介
        2.1.1 多粒子体系薛定谔方程
        2.1.2 波恩-奥本海默近似
        2.1.3 哈特-福克近似
        2.1.4 密度泛函理论
        2.1.5 交换关联函数
        2.1.6 自洽计算
        2.1.7 平面波赝势
        2.1.8 Bloch定理
        2.1.9 正交平面波方法
        2.1.10 赝势方法
    2.2 CASTEP简介
    2.3 本章小结
第3章 氢氦在钨中的行为研究
    3.1 氢氦在钨中的行为及影响
        3.1.1 计算模型
        3.1.2 计算方法
        3.1.3 计算结果与讨论
    3.2 钨中氢泡和氦泡的形核机理
        3.2.1 计算模型及方法
        3.2.2 计算结果和讨论
    3.3 本章小结
第4章 铬钒掺杂对钨的性能的影响的第一性原理研究
    4.1 计算模型和方法
    4.2 计算结果及讨论
        4.2.1 铬钒在钨中的稳定性
        4.2.2 铬钒掺杂钨钨的机械性能影响
        4.2.3 铬钒对钨中氢氦的影响
        4.2.4 钨中铬钒与空位对氢氦吸引作用的比较
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3678454