Das Cluster -Dynamikmodell zeigt die mikrostrukturelle Entwicklung von Wolframmaterialien unter Strahlung
November 28, 2024
Kürzlich konstruierten Forscher des Instituts für Solid Mechanics, School of Mechanics and Engineering Sciences der Shanghai University erfolgreich ein vereinfachtes Cluster -Dynamikmodell, das ein leistungsstarkes analytisches Instrument zur Untersuchung der mikrostrukturellen Entwicklung von Wolframmaterialien unter Spaltung und Fusionsumgebungen bietet.
Angesichts des kontinuierlichen Anstiegs des globalen Energiebedarfs und der zunehmend schwerwiegenderen Umweltherausforderungen wird die Energieverschmelzungsenergie im zukünftigen Energiefeld für seine Sauberkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit als heller neuer Stern angesehen. Die Hochtemperaturumgebung während des Betriebs von Fusionsreaktoren stellt extrem hohe Anforderungen an Materialien und Materialien auf Wolframbasis sind zu einer idealen Wahl für Plasma-Komponenten (PFC), insbesondere für die erste Wand und der erste Divertor, aufgrund ihres hervorragenden Schmelzpunkts. Ausgezeichnete thermische Eigenschaften, niedrige Wasserstofflöslichkeit und Sputterausbeute.
In Fusionsreaktoren wie Tokamaks müssen Plasma-ausgerichtete Material Die Oberfläche und das Innere der Materialien. Insbesondere sind Heliumatome anfällig für die Bildung von offen ). Darüber hinaus ist die durch Heliuminjektion gebildete Dichte der Heliumblasen viel höher als die von gewöhnlichen Hohlräumen, die den Abbauprozess des Materials beschleunigen. Daher ist es entscheidend, den Bildungs- und Evolutionsmechanismus von strahlungsinduzierten Defekten in Plasma-Materialien tief zu untersuchen.
Um die mikrostrukturellen Veränderungen von Wolframmaterialien unter Bestrahlungsbedingungen besser zu verstehen, entwickelte das Forschungsteam ein Cluster -Dynamikmodell. Dieses Modell berücksichtigt umfassend die Erzeugung und Wechselwirkung von Punktdefekten, kleinen Defektclustern und Heliumclustern sowie den Keimbildungs- und Wachstumsprozess von immovierbaren Defekten großer Größe (wie interstitielle Versetzungsschleifen, Hohlräume und Heliumblasen). Durch die Einführung des Punktionsmechanismus des Atom-Maßstabs kann das Modell die Evolutionsdynamik von Strahlungsfehlern mit oder ohne Heliuminjektion genau simulieren.
Forschungsergebnisse zeigen: 1) Unter niedrigen Temperaturbedingungen (unter 300 K) können Hohlräume und Blasen nicht bilden; Während in Hochtemperaturumgebungen (über 1000 k) und die Dosis 3DPA überschreitet, verschwindet der Spaltring tendenziell, was mit den experimentellen Beobachtungen übereinstimmt. 2) Mit zunehmender Temperatur nimmt die Dichte des Spaltrings zu und die Größe nimmt ab, während die Hohlräume/Blasen den entgegengesetzten Trend aufweisen. Die Heliumimplantation fördert die Keimbildung und das Wachstum von Cluster vom Leerstands-Typ, da Heliumatome es vorziehen, sich mit Leerstellen zu verbinden. 3) In Anbetracht des Ring -Stanzeffekts kann das Blasenwachstum leicht beschleunigt und einen signifikanten Einfluss auf den Innendruck der Blase und das Helium -Leerstands -Verhältnis haben. 4) Um dem Druck- und Helium -Leerstands -Verhältnis zwischen Simulationen und experimentellen Messungen entsprechen, muss der interne Druckkopplungsmechanismus der Schleifenstempelung in Betracht gezogen werden, um die Wachstumsdynamik der Blasen effektiv zu regulieren.
Die Forschungsergebnisse wurden in "Kernmaterial und Energie" unter dem Titel "einer reduzierten Clusterdynamikmodellierung von Strahlungsschäden in Wolfram" veröffentlicht.
Zigong MT Cemented Carbide Tech Co., Ltd.
