A globális energiaigény folyamatos növekedése és az egyre súlyosabb környezeti kihívásokkal szemben a nukleáris fúziós energiát világos új csillagnak tekintik a jövőbeni energiamezőben a tisztaság, a hatékonyság és a fenntarthatóság érdekében. A fúziós reaktorok működése során a magas hőmérsékletű környezet rendkívül magas igényeket mutat az anyagokra, és a volfrám-alapú anyagok ideális választássá váltak a plazmával szembeni alkatrészek (PFC) számára, különösen az első fal és a divertor számára, kiváló olvadási pontjuk miatt. Kiváló termikus tulajdonságok, alacsony hidrogén oldhatóság és porlasztási hozam.
A fúziós reaktorokban, mint például a Tokamaks, a plazmával szembeni anyagoknak ellenállniuk kell a nagy energiájú neutronok, a hidrogén izotópok (H, D, T) és a hélium (HE) ionok erőteljes bombázásának, amely a DT fúziós reakciók által felszabadult, ami súlyos károkat okozhat. az anyagok felülete és belseje. Különösen a héliumatomok hajlamosak az anyagban lévő üres helyekkel kombinálni, hogy héliumbuborékokat képezzenek, ami viszont súlyosbítja a megüresedett helyek visszatartását, a felületi durvelést okozza, és negatív hatással van az anyag mechanikai tulajdonságaira (mint például a keményedés és az öblítés. ). Ezenkívül a hélium injekcióval képződött héliumbuborékok sűrűsége sokkal magasabb, mint a szokásos üregeké, ami felgyorsítja az anyag lebomlási folyamatát. Ezért elengedhetetlen, hogy mélyen feltárjuk a plazmával néző anyagok sugárzás által kiváltott hibáinak kialakulását és evolúciós mechanizmusát.
Annak érdekében, hogy jobban megértsük a volfrám anyagok mikroszerkezeti változásait besugárzási körülmények között, a kutatócsoport kidolgozott egy klaszterdinamikai modellt. Ez a modell átfogóan figyelembe veszi a ponthibák, a kis defektus klaszterek és a hélium-klaszterek generációját és kölcsönhatását, valamint a nagy méretű, mozgathatatlan hibák (például intersticiális diszlokációs hurkok, üregek és héliumbuborékok) nukleációs és növekedési folyamatát). Az atomszintű diszlokációs hurok punkciós mechanizmusának bevezetésével a modell pontosan szimulálhatja a sugárzás által kiváltott hibák evolúciós dinamikáját hélium-injekcióval vagy anélkül.
A kutatási eredmények azt mutatják: 1) alacsony hőmérsékleti körülmények között (300K alatt), az üregek és a buborékok nem alakulhatnak ki; Míg magas hőmérsékletű környezetben (1000K felett), és amikor az adag meghaladja a 3DPA -t, a résgyűrű általában eltűnik, ami összhangban áll a kísérleti megfigyelésekkel. 2) A hőmérséklet növekedésével a résgyűrű sűrűsége növekszik, és a méret csökken, míg az üregek/buborékok ellentétes tendenciát mutatnak. A hélium implantáció elősegíti a megüresedett típusú klaszterek nukleációját és növekedését, mivel a hélium atomok inkább a megüresedett helyekkel kombinálódnak. 3) A gyűrűs lyukasztási hatás figyelembevételével kissé felgyorsíthatja a buborék növekedését, és jelentős hatással lehet a buborék belső nyomására és a hélium üresedési arányára. 4) Annak érdekében, hogy megfeleljen a szimulációk és a kísérleti mérések közötti nyomás- és hélium -megüresedett aránynak, a hurok -bélyegzés belső nyomás -visszacsatolási mechanizmusát figyelembe kell venni a buborékok növekedési dinamikájának hatékony szabályozása érdekében.
A kutatási eredményeket a "Nukleáris Anyagok és Energia" című részben tették közzé, amelynek címe: "A sugárterület csökkent klaszter dinamikai modellezése a volfrámban".
Zigong MT Cemented Carbide Tech Co., Ltd.
