开题报告全文与文献综述(BY1119120俞坚钢)
61页1、 北京航空航天大学研究生 开题报告与文献综述 学生姓名: 俞坚钢 专 业: 凝聚态 物理学 学号: BY1119120 指导教师: 朱开贵 开题日期: 北京航空航天大学研究生 开 题 报 告 论文题目: 钨薄 膜材料 的 氢氦等离子体 辐照效应研究 学生姓名: 俞坚钢 专 业: 凝聚态 物理学 学 号: BY1119120 指导教师: 朱开贵 开题日期: 第 1 页 共 10 页 一、论文选题 依据 ( 论文选题的意义、国内外研究现状分析等 ) 能源是人类社会文明发展的根本基础。 许多人认为要想最终解决人类的能源问题,必须大规模的发展核能。核能是大家公认的最具希望的未来能源 1。人们开发核能的途径有两条:一是重元素的裂变,如铀的裂变,即裂变能;二是轻元素的聚变,如氘、氚、锂等,即聚变能。 与核裂变能相比,核聚变能具有安全无污染等 优点,并且聚变需要的主要元素氘,在海水中大量存在,可以认为是取之不竭,因此被认为是人类未来发展最合适的能源。为实现核聚变而提出的受控热核聚变反应装置 托卡马克装置( Tokamak)到现在已经有了数十年的发展。但是由于核聚变环境过于苛刻,技术复杂 ,仍有一些关
2、键问题急需解决 2,等离子体与壁材料相互作用( PWI)就是目前托卡马克中的关键问题之一。 等离子体与壁材料的相互作用( PWI)是指:由于磁场对等离子体约束的不完全性,一些带电粒子会由于碰撞、反常输送等机制在垂直于磁面方向上作漂移和扩散运动,直至接触器面 并与其发生作用,另外,中性粒子、中子、光子不受磁场约束,直接作用到器壁上。 PWI 是不可避免的,同时,它也是实现聚变能与氦灰排出的必要条件。 PWI 大致分为两个方面,一方面粒子流(离子、电子、中性粒子、中子、高能逃逸电子、光子和射线等)和伴随的能量流轰击器壁,造成第一壁材料损伤。另一方面,粒子流和能量流轰击器 壁产生杂质,杂质进入主约束区对等离子体约束和其品质产生不利影响 3。等离子体与第一壁相互作用过程中,第一壁在承受高热负荷和粒子通量产生杂质的同时,将会发生一系列材料损伤,主要表现为:第一、面向等离子体材料 ( PFM)的溅射腐蚀和热腐蚀,如局部烧蚀、融化、开裂和热疲劳等,以及带电粒子、中性粒子、中子和光子轰击引起的表面起泡和表面的喷射等现象。溅射腐蚀将会使得 PFM 发生减薄,这是面向等离子体部件( PFC)的使用寿命受到
3、限制的主要因索之一。而蒸发和熔化(金属类 PFM 在重力和电磁力作用下会使熔融层流失)将会进一步缩短 PFC 的使用寿命。第二、辐照损伤,分为表面损伤和体损伤两种 :表面损伤主要有带电粒子、中性原子和光子轰击引起,表面损伤的主要形式有表面溅射、表面起泡和蒸发等现象,从聚变装置的角度来看,表面损伤的主要危害是造 成对等离子体的杂质污染。造成材料本身损害、缩短其使用寿命的主要因素是体损伤。体损伤主要是中子引起的,中子在材料中引起的两种基本物理过程是原子位移和核反应。主要损伤形式有材料活化肿胀、引起力学性质和物理性质变化等 4这种损伤对材料整体产生损害 ,使其性能退化,并缩短了 PFC 的使用寿命。 目前研究的 PFM 主要包括两类:低 Z(原子序数)材料和高 Z 材料。低 Z 材料有碳基材料 (石第 2 页 共 10 页 墨、碳化硅和碳化硼、 C/C 复合材料 )、铍、硼、锂、铍等,高 Z 材料主要有钨、钼等。 W 材料具有高熔点、低物理溅射率、不与 H 发生化学刻蚀以及低的 H 滞 留等优点,而且 W 与核聚变中的等离子体有良好的兼容性。因此,钨基材料被视为未来托卡马克 /聚变堆中最可能
4、全面使用的 PFM5。钨涂层作为 PFM 已经成功应用于 ASDEX-Upgrade 托卡马克装置中,涂层率达到 65%6。ASDEX-Upgrade 实验表明第一壁和偏滤器表面大部分覆盖 W 对于等离子体的运行是可行的。一个全 W 的偏滤器装置已经在 ILW( ITER-like wall)计划中实施,并作为 ITER 偏滤器的备选方案之一 7。 尽管 W 有着诸多适宜 PFM 应用的优点,但是目前仍难以满足聚变反应堆苛刻的等离子体环境 要求。一方面, W 的韧脆转变温度( DBTT)通常在 373K673K,当温度低于此温度时,材料表现出低温脆性,导致其加工十分困难。同时, W 的重结晶温度范围是 1423K1623K,当温度超过重结晶温度时,晶粒尺寸增加, DBTT 上升,高温强度下降,低温脆性增加 8,9。在托卡马克装置中,作为偏滤器其表面温度在 700K 到 1600K 之间,高于它的韧脆转变温度而达到了再结晶温度,增加了材料发生断裂破坏的可能性 10。另一方面,在聚变等离子体环境下, H/He 等离子体进入到钨内部后,会在结构缺陷中聚集,并最终长大成泡,造成钨材料力学和热学
《开题报告全文与文献综述(BY1119120俞坚钢)》由会员德****1分享,可在线阅读,更多相关《开题报告全文与文献综述(BY1119120俞坚钢)》请在金锄头文库上搜索。
库存与盘点实践方法
口腔执业医师过关必做3000题尚蓝轩真题试题视频课程
控制仪表及系统1、2章习题
控制系统稳定性和能控能观分析
控制系统的数学模例题精解
控制工程基础习题详解(1)
控制氡的析出,保护公众健康
控制测试审计抽样工作指南
恐龙中文拉丁文对照表
孔雀石绿的污染治理及样品中残留物的分离检测方法
孔建斌--山西省2011年中考物理命题思路解读
空时二维自适应信号处理方法性能研究
空气阻尼时间继电器
空气重介流化床干法分选与复合式干选分选的对比
空气中二氧化硫的测定实验报告
空气净化器的设计与制作
空间-时间分数阶变系数对流扩散方程微分阶数的数值反演
空间技术2013
空间辐射散热器含液滴介质的辐射特性和辐射传热
课题二 晶体管及光电器件
2024-03-27 19页
2024-03-27 18页
2024-03-27 19页
2024-03-27 12页
2024-03-27 22页
2024-03-27 12页
2024-03-27 18页
2024-03-27 14页
2024-03-27 16页
2024-03-27 20页