低载能氢及其同位素与钨表面相互作用的分子动力学模拟

发布时间：2024-02-25 13:06

　　核聚变能的发展为人类的可持续发展提供了可能。但是在核聚变装置中,等离子体并不是处在完全真空的环境内,等离子体与等离子体器壁材料之间必然要产生强烈的相互作用。等离子体与器壁材料之间发生的相互作用不但会损坏器壁从而缩短器壁材料的使用寿命,增加氚滞留率,而且还会生成大量的杂质物质,这些杂质进入等离子体区会造成等离子体冷却,严重时会造成放电熄灭。因此,在聚变装置的研究中,开展等离子体与器壁材料之间相互作用的研究是极其必要的。本论文采用分子动力学方法,对低载能氢及其同位素粒子与钨靶表面的相互作用机制进行了模拟研究。研究内容主要包括：氢及其同位素粒子轰击平滑钨表面的滞留深度分布和能量沉积分布；不同载能粒子轰击平滑钨靶表面的相互作用情况；不同温度的平滑钨靶表面对入射粒子滞留分布和能量沉积分布的影响；钨靶表面粗糙度对入射粒子滞留概率和滞留深度分布的影响；以及钨靶中已存在的氢及其同位素粒子对入射粒子的影响情况。模拟结果显示,氢及其同位素粒子主要在钨靶表面发生反射、滞留反应,并且相对质量越大的入射粒子滞留概率越大,能量沉积的速率越快,平均滞留深度越浅。而载能越大的入射粒子,粒子滞留概率越大,平均滞留深度越...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１聚变反应示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆｕｓｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??

送表明巧聚变反应中，每消耗６个Ｄ燃料，就能够放出４３．２３?ＭｅＶ的能量Ｗ，这说??明燃烧相等质量的Ｄ释放出来的能量比同等质量的轴核裂变时放出能量多４倍还要多，??这成为核聚变能被认为是目前世界上最有前景的新型能源的又一大突出优势。图１．１是??描绘聚变反应的示意图。??图１．１....

图1.3ITER装置的横截面

等离子体与等离子体器壁材料之间必然要发生相当复杂的相包括物理满射、化学满射、背散射、解吸和起泡等［Ｕ１，如图１．４所示。作用的具体描述化下：??磯射：在聚变装置中，芯部区域内的等离子体温度非常高，高达ＩＫｅ在其边缘区就会出现几十ｅＶ的粒子，当这些粒子轰击等离子体器壁器壁材料表面的....

图1.4等离子体与器壁材料间的相互作用Fig.14Plasma-w目】加比raction

射：指粒子轰击到器壁材料表面，在与器壁表层粒子发生相互作用体区间的过程。大量实验结果都表明：入射粒子极少会离子的状分将中性粒子的形式返回到等离子体区域。??；通常在等离子体器壁材料表面会附着一些周围环境中的杂质粒子，还会吸附一些反应燃料，如氣、氣等。当离子、电子等粒子轰击器吸附能....

图２．?１周期巧边巧条件示意图（二维）??Ｆ＂ｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｃｍａｕｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｅｒｉｏｄｉｃ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＵｈｃ?ｔｗ?ｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ＣＵＳＣ?ｉｓ?ｓｈｏｗｅｄ）??．运一，此

件就是在模巧单元四周设置无数个与模拟区域完全一样的虚构单元，它们如同晶体元胞??一样充满着整个空间。并且每个虚拟单元内的粒子数因都和模拟单元相等，粒子分布也??完全相同，此外，相应的粒子还必须具备完全一样的运动形态。图２．１给出的周期性边??界条件示意图（二维），中间的阴影部分是....

本文编号：3910352