《面向電漿材料的高熱流衝擊實驗的理論模擬》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由李永鋼擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向電漿材料的高熱流衝擊實驗的理論模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李永鋼
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項課題從粒子與固體相互作用以及熱擴散和分子動力學等基礎物理的角度出發，研究高熱流衝擊下，面向電漿材料的輻照損傷和缺陷產生機制。採用Monte Carlo- - 雙溫度- - 分子動力學的方法研究粒子衝擊材料產生的能量沉積的空間分布，研究電子和晶格子體系的溫度隨時間、空間的分布以及以此溫度分布為熱池的分子動力學過程。進而研究微觀尺度下高熱流衝擊引起的材料表面起泡/剝蝕、疲勞、局部熔化和微裂紋等缺陷產生的機制。所得結果將直接為面向電漿材料的高熱流衝擊實驗提供理論支持並對輻照性質進行預測，對ITER相關的實驗研究具有重要的指導意義。
結題摘要
本項課題著重於探索麵向電漿材料在高熱流衝擊和高溫電漿輻照下缺陷和損傷問題的新理論和新方法。通過定量地描述高能、高束流電子／離子與固體相互作用的能量沉積、點缺陷產生和離子滯留過程，能量彌散和熱傳導過程以及缺陷和損傷的動力學過程，結合新發展的“Monte Carlo方法—溫度模型—動力學方法”和“SRIM／分子動力學輻照損傷模擬—原子尺度方法—缺陷團簇動力學方法”的多尺度模擬框架，研究面向電漿材料表面損傷的跨尺度行為，為極端環境下材料損傷效應的研究提供理論依據。主要研究成果為：（1）獲得了具有自主智慧財產權的、能夠模擬高熱流衝擊實驗和高溫電漿環境下材料的缺陷產生、演化、積聚和損傷等問題的計算程式包（IRadMat）；（2）系統研究了瞬態高熱流衝擊實驗下面向電漿材料的熱學行為，並指出了體加熱效應對低Z材料的表面溫度具有大的影響；（3）揭示了D／He在W基面面向電漿材料中大的深度範圍內的擴散和積聚等動力學行為，闡明了核聚變離子在W中滯留和早期損傷的微觀機理；（4）首次提出了“H在應力作用下的積聚可束縛空位，進而導致空洞形核長大以引起Fe中H脆產生”的動力學微觀機理；（5）發表相關SCI收錄國際期刊學術論文11篇，申請國家計算機軟體著作權2項。
