搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

钨中氢同位素热脱附实验的速率理论模拟研究

邹达人 金硕 许珂 吕广宏 赵振华 程龙 袁悦

钨中氢同位素热脱附实验的速率理论模拟研究

邹达人, 金硕, 许珂, 吕广宏, 赵振华, 程龙, 袁悦
PDF
导出引用
  • 本文采用基于速率理论的模拟方法研究钨材料中氢同位素氘的热脱附谱. 热脱附数据来源于520 K下受等离子体辐照的多晶钨, 入射离子能量为40 eV, 剂量为1× 1026 D/m2. 通过调节速率理论中的俘获能、俘获率等参数, 最终获得与实验相符合的热脱附拟合谱. 拟合结果表明, 钨中俘获的氘存在于三种俘获态, 俘获能分别为1.14 eV, 1.40 eV和1.70 eV, 相应脱附温度峰值为500 K, 600 K和730 K. 这三个俘获能分别应对应于第一原理计算得到的空位俘获第3–5个氢原子的俘获能(含零点振动能修正)、空位俘获第1–2个氢原子的俘获能, 空位团簇对氢原子的俘获能. 模拟结果表明, 在本辐照实验条件下, 钨中空位及空位团簇是氘在钨中的主要俘获态.
    • 基金项目: 科技部国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(批准号: 2013GB109002)、教育部博士点基金(批准号: 20111102110038)和国家教育部回国人员科研启动基金资助的课题.
    [1]

    Maier H, Luthin J, Balden M, Linkeb J, Kocha F, Bolt H 2001 Surf. Coat. Technol. 142-144 733

    [2]

    Hao J K 2006 Fusion Materials (Beijing: Chemical Industry Press) pp86-99 (in Chinese) [郝嘉琨 2006 聚变堆材料(北京: 化学工业出版社) 第86–99 页]

    [3]

    Poon M, Haasz A A, Davis J W, Macaulay-Newcombe R G 2003 J. Nucl. Mater. 313 199

    [4]

    Jin X F, Feng Y Q, Zhusng C Q, Wang X 1984 Acta Phys. Sin. 33 754 (in Chinese) [金晓峰, 丰意青, 庄承群, 王迅 1984 物理学报 33 754]

    [5]

    Xiang X, Chen C A, Liu K Z, Peng L X 2009 Rare Material 33 510 (in Chinese) [向鑫, 陈长安, 刘柯钊, 彭丽霞 2009 稀有金属 33 510]

    [6]

    Zheng Y Z, Qiu Y, Zhang P, Huang Y, Cui Z Y, Sun P, Yang Q W 2009 Chin. Phys. B 18 5406

    [7]

    Li C Y, Allain J P, Deng B Q 2007 Chin. Phys. 16 3312

    [8]

    Lu G H, Zhou H B, Becquart C S 2014 Nucl. Fusion 54 086001

    [9]

    Liu Y L, Zhang Y, Zhou H B, Lu G H, Liu F, Luo G N 2009 Phys. Rev. B 79 172103

    [10]

    Zhou H B, Liu Y L, Jin S, Zhang Y, Luo G N, Lu G H 2010 Nucl. Fusion 50 025016

    [11]

    Sun L, Jin S, Li X C, Zhang Y, Lu G H 2013 J. Nucl. Mater. 434 395

    [12]

    Zhou H B, Jin S, Zhang Y, Lu G H 2012 Phys. Rev. Lett. 109 135502

    [13]

    Sun L, Jin S, Zhou H B, Zhang Y, Zhang W Q, Ueda Y, Lee H T, Lu G H 2014 Phys. J.: Condens. Matter 26 395402

    [14]

    You Y W, Kong X S, Wu X B, Xu Y C, Fang Q F, Chen J L, Luo G N, Liu C S, Pan B C, Wang Z G 2013 AIP Advances 3 012118

    [15]

    Veen A V, Filius H A, Vries J D, Bijkerk K R, Rozing G J, Segers D 1988 Nucl J. Mater. 155-157 1113

    [16]

    Causey R A, Doerner R, Fraser H, Kolasinski R D, Smugeresky J, Umstadter K, Williams R 2009 J. Nucl. Mater. 390-391 717

    [17]

    Shimada M, Hatano Y, Calderon P, Oda T, Oya Y, Sokolov M, Zhang K, Cao G, Kolasinski R, Sharpe J P 2011 J. Nucl. Mater. 415 S667

    [18]

    Sang C F, Bonnin X, Warrier M J, Rai A, Schneider R, Sun J Z, Wang D Z 2012 Nucl. Fusion 52 043003

    [19]

    Ogorodnikova O V, Roth J, Mayer M 2008 J. Appl. Phys. 103 034902

    [20]

    Poon M, Haasz A A, Davis J W 2008 J. Nucl. Mater. 374 390

    [21]

    Causey R A 2002 J. Nucl. Mater 300 91

    [22]

    Li R S, Zhou Y L, Zhang B L, Deng A H, Hou Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 046604 (in Chinese) [李仁顺, 周宇璐, 张宝玲, 邓爱红, 侯氢 2011 物理学报 60 046604]

    [23]

    Tompkins F C 1978 Chemisorption of Gases on Metals (London: Academic Press) pp55-65

    [24]

    Ogorodnikova O V, Roth J, Mayer M 2003 J. Nucl. Mater 313-316 469

    [25]

    Spork C 2013 Ph. D. Dissertation (Utrecht: University of Utrecht)

    [26]

    Tyburska B, Alimov V K, Ogorodnikova O V, Schmid K, Ertl K 2009 J. Nucl. Mater 395 150

    [27]

    Hoen M H J, Tyburska-Pschel B, Ertl K, Mayer M, Rapp J, Kleyn A W, Zeijlmans van Emmichoven P A 2012 Nucl. Fusion 52 023008

    [28]

    Eleveld H 1996 Hydrogen and helium in selected fusion reactor materials (Delft: Technische Universiteit) pp73-80

    [29]

    Sun L, Jin S, Li X C, Zhang Y, Lu G H 2013 J. Nucl. Mater. 434 395

    [30]

    Patankar S V 1980 Numerical Heat Transfer and Fluid Flow (London: Hemisphere Publishing Corporation) pp148-185

  • [1]

    Maier H, Luthin J, Balden M, Linkeb J, Kocha F, Bolt H 2001 Surf. Coat. Technol. 142-144 733

    [2]

    Hao J K 2006 Fusion Materials (Beijing: Chemical Industry Press) pp86-99 (in Chinese) [郝嘉琨 2006 聚变堆材料(北京: 化学工业出版社) 第86–99 页]

    [3]

    Poon M, Haasz A A, Davis J W, Macaulay-Newcombe R G 2003 J. Nucl. Mater. 313 199

    [4]

    Jin X F, Feng Y Q, Zhusng C Q, Wang X 1984 Acta Phys. Sin. 33 754 (in Chinese) [金晓峰, 丰意青, 庄承群, 王迅 1984 物理学报 33 754]

    [5]

    Xiang X, Chen C A, Liu K Z, Peng L X 2009 Rare Material 33 510 (in Chinese) [向鑫, 陈长安, 刘柯钊, 彭丽霞 2009 稀有金属 33 510]

    [6]

    Zheng Y Z, Qiu Y, Zhang P, Huang Y, Cui Z Y, Sun P, Yang Q W 2009 Chin. Phys. B 18 5406

    [7]

    Li C Y, Allain J P, Deng B Q 2007 Chin. Phys. 16 3312

    [8]

    Lu G H, Zhou H B, Becquart C S 2014 Nucl. Fusion 54 086001

    [9]

    Liu Y L, Zhang Y, Zhou H B, Lu G H, Liu F, Luo G N 2009 Phys. Rev. B 79 172103

    [10]

    Zhou H B, Liu Y L, Jin S, Zhang Y, Luo G N, Lu G H 2010 Nucl. Fusion 50 025016

    [11]

    Sun L, Jin S, Li X C, Zhang Y, Lu G H 2013 J. Nucl. Mater. 434 395

    [12]

    Zhou H B, Jin S, Zhang Y, Lu G H 2012 Phys. Rev. Lett. 109 135502

    [13]

    Sun L, Jin S, Zhou H B, Zhang Y, Zhang W Q, Ueda Y, Lee H T, Lu G H 2014 Phys. J.: Condens. Matter 26 395402

    [14]

    You Y W, Kong X S, Wu X B, Xu Y C, Fang Q F, Chen J L, Luo G N, Liu C S, Pan B C, Wang Z G 2013 AIP Advances 3 012118

    [15]

    Veen A V, Filius H A, Vries J D, Bijkerk K R, Rozing G J, Segers D 1988 Nucl J. Mater. 155-157 1113

    [16]

    Causey R A, Doerner R, Fraser H, Kolasinski R D, Smugeresky J, Umstadter K, Williams R 2009 J. Nucl. Mater. 390-391 717

    [17]

    Shimada M, Hatano Y, Calderon P, Oda T, Oya Y, Sokolov M, Zhang K, Cao G, Kolasinski R, Sharpe J P 2011 J. Nucl. Mater. 415 S667

    [18]

    Sang C F, Bonnin X, Warrier M J, Rai A, Schneider R, Sun J Z, Wang D Z 2012 Nucl. Fusion 52 043003

    [19]

    Ogorodnikova O V, Roth J, Mayer M 2008 J. Appl. Phys. 103 034902

    [20]

    Poon M, Haasz A A, Davis J W 2008 J. Nucl. Mater. 374 390

    [21]

    Causey R A 2002 J. Nucl. Mater 300 91

    [22]

    Li R S, Zhou Y L, Zhang B L, Deng A H, Hou Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 046604 (in Chinese) [李仁顺, 周宇璐, 张宝玲, 邓爱红, 侯氢 2011 物理学报 60 046604]

    [23]

    Tompkins F C 1978 Chemisorption of Gases on Metals (London: Academic Press) pp55-65

    [24]

    Ogorodnikova O V, Roth J, Mayer M 2003 J. Nucl. Mater 313-316 469

    [25]

    Spork C 2013 Ph. D. Dissertation (Utrecht: University of Utrecht)

    [26]

    Tyburska B, Alimov V K, Ogorodnikova O V, Schmid K, Ertl K 2009 J. Nucl. Mater 395 150

    [27]

    Hoen M H J, Tyburska-Pschel B, Ertl K, Mayer M, Rapp J, Kleyn A W, Zeijlmans van Emmichoven P A 2012 Nucl. Fusion 52 023008

    [28]

    Eleveld H 1996 Hydrogen and helium in selected fusion reactor materials (Delft: Technische Universiteit) pp73-80

    [29]

    Sun L, Jin S, Li X C, Zhang Y, Lu G H 2013 J. Nucl. Mater. 434 395

    [30]

    Patankar S V 1980 Numerical Heat Transfer and Fluid Flow (London: Hemisphere Publishing Corporation) pp148-185

  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  2135
  • PDF下载量:  340
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-19
  • 修回日期:  2014-10-15
  • 刊出日期:  2015-04-05

钨中氢同位素热脱附实验的速率理论模拟研究

  • 1. 北京航空航天大学, 物理科学与核能工程学院, 北京 100191
    基金项目: 

    科技部国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(批准号: 2013GB109002)、教育部博士点基金(批准号: 20111102110038)和国家教育部回国人员科研启动基金资助的课题.

摘要: 本文采用基于速率理论的模拟方法研究钨材料中氢同位素氘的热脱附谱. 热脱附数据来源于520 K下受等离子体辐照的多晶钨, 入射离子能量为40 eV, 剂量为1× 1026 D/m2. 通过调节速率理论中的俘获能、俘获率等参数, 最终获得与实验相符合的热脱附拟合谱. 拟合结果表明, 钨中俘获的氘存在于三种俘获态, 俘获能分别为1.14 eV, 1.40 eV和1.70 eV, 相应脱附温度峰值为500 K, 600 K和730 K. 这三个俘获能分别应对应于第一原理计算得到的空位俘获第3–5个氢原子的俘获能(含零点振动能修正)、空位俘获第1–2个氢原子的俘获能, 空位团簇对氢原子的俘获能. 模拟结果表明, 在本辐照实验条件下, 钨中空位及空位团簇是氘在钨中的主要俘获态.

English Abstract

参考文献 (30)

目录

    /

    返回文章
    返回