稳态/非稳态下BCC金属抗辐照性能的速率理论研究
在裂变和聚变环境中设计出高抗辐照材料是核能发展的关键问题之一,研究材料在辐照场下的损伤行为和抗辐照机制,可为所需条件极为苛刻的实验的开展提供理论支持。本文基于速率理论构建的稳态化学速率理论模型和多尺度团簇动力学模型系统地研究了BCC金属在稳态和非稳态下抗辐照行为的一般规律,提出了扩散和吸收偏压对BCC金属辐照容忍度的影响机制,模拟了金属铝在He离子辐照下的积聚以及与辐照条件关联的动力学行为。
主要内容如下:(1)在聚变反应过程中,材料的抗辐照行为受到很多因素的影响,本文针对材料固有特征(如:缺陷迁移能和晶界强度)和外在条件(如:辐照速率和温度)等因素,利用稳态化学速率理论模型系统地研究了BCC过渡金属(V、Cr、Fe、Nb、Mo、Ta和W)抗中子辐照的一般规律。研究结果表明:由于V、Cr、Fe和Nb具有较高的空位扩散系数,因此它们在典型的服役条件下比Ta、Mo和W具有更明显的抗辐照优势。
另外,随着材料晶粒尺寸越小、辐照速率越低、温度越高,BCC金属的抗辐照性能越强。因此,研究提出:至少在稳态下,当材料处于实际服役环境中时,建议选择具有 ...