核聚变堆面向等离子体钨基材料辐照损伤与氢氦效应机理研究进展

摘要: 钨基材料以其高熔点、高导热率、良好的抗中子辐照和抗溅射腐蚀等优异性能，被视为未来核聚变装置中最有前景的面向等离子材料。在聚变服役环境下，14MeV的高能中子以及低能氢/氦粒子流对钨基材料造成严重的辐照损伤。研究材料的辐照损伤与氢氦效应机理对揭示辐照引起材料微观结构与性能的变化以及探索开发新型抗辐照材料具有重要的意义。近年来，随着计算模拟技术的发展，多尺度模拟方法在聚变堆关键材料辐照损伤与氢氦效应机理研究方面有着广泛的应用。本文主要结合作者近几年的研究实践，介绍了纳米晶钨/铁的抗辐照损伤机理、钨中氢滞留机制、合金元素强化界面机制、嬗变元素偏聚及其对氦泡形成机制的影响。通过多尺度模拟方法来获取材料在辐照环境下的不同时间/空间层次的结构演化信息，从而揭示材料的辐照损伤与氢氦效应机理，为聚变堆面向等离子体材料的优化设计与性能调控提供理论基础。