刘长松，　吴学邦，　尤玉伟，　孔祥山

(中国科学院 固体物理研究所，中国科学院 材料物理重点实验室，安徽 合肥　230031)



核聚变堆面向等离子体钨基材料氢氦效应的第一性原理研究

刘长松，吴学邦，尤玉伟，孔祥山

(中国科学院 固体物理研究所，中国科学院 材料物理重点实验室，安徽 合肥230031)

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，介绍了第一性原理方法在钨中氢氦效应机理方面的一些进展，揭示了钨中基于空位和杂质的氢/氦泡级联成长机制，建立了过渡族合金元素与辐照点缺陷以及与氢/氦相互作用数据库，从而为高性能钨基材料合金化元素的筛选及其制备实践提供理论指导.

关键词：面向等离子体材料；钨；氢氦效应；辐照损伤；第一性原理

引言

随着传统化石能源的逐渐枯竭以及人类对能源需求的不断增长，能源问题已成为人类生存与发展的重大……