《利用氫同位素置換方法去除鎢材料中氚的模擬研究》是依託大連理工大學,由劉升光擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用氫同位素置換方法去除鎢材料中氚的模擬研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉升光
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在未來的熱核聚變裝置中，比如ITER和DEMO，氚滯留問題是急需解決的關鍵問題之一。鎢材料作為有前景的面向電漿壁材料，在高通量的氫電漿流的輻照下，氚滯留量將會達到ITER中所設定的安全上限。因此，迫切需要尋找一種有效的氚去除方法。鑒於目前長脈衝托卡馬克缺少有效的氚去除技術，本課題將採用分子動力學和蒙特卡羅相結合的方法對鎢材料中的氚滯留及去除問題開展模擬研究，深入探索利用氫同位素置換方法去除鎢中氚的機制，以實現高效便捷去除氚的目的。本課題將給出在不同的工作條件下，鎢材料中氫、氘和氚同位素間的置換數據，並開發一套利用氫同位素置換機制去除鎢中氚的蒙特卡羅程式。本課題的研究結果將為使用鎢作為面向電漿壁材料的聚變裝置提供重要的理論參考依據。
結題摘要
鎢材料是未來熱核聚變裝置當中最有前景的面向電漿壁材料之一。但是，鎢材料在高通量氫同位素電漿流的輻照下，即使入射離子能量遠小於鎢的位移損傷，也會在鎢中形成氣泡並滯留大量的氚。為了探索其中的機制，本課題利用分子動力學和蒙特卡羅相結合的方法對鎢材料中的氘氣泡和氚滯留問題開展了模擬研究。研究結果表明在高通量的氫同位素離子流輻照下，氣泡會主要形成在離子的注入峰位置；而且隨著氣泡的生長，在氣泡內的氘分子數目大量增加，這表明了在氣泡內部將會滯留大量的氚；並且氣泡內的高壓導致了鎢的內部結構發生改變，從而形成了多種類型的俘獲阱位，這也會導致氚滯留量的增加；氣泡破裂時會有鎢原子飛出，同時在鎢表面產生了明顯的鎢裂紋，在持續的轟擊下，鎢裂紋將是鎢碎片的主要來源。這些問題都對研究氫同位素置換方法去除鎢中滯留的氚提出了挑戰。
