李信东，任静霄，芦远方，谢红献

(河北工业大学 机械工程学院，天津 300401)

随着煤、石油、天然气等不可再生能源的消耗，以及因此带来的对环境的破坏，发展新型环保能源迫在眉睫。可控核聚变是未来解决人类能源问题的有效途径之一，采用磁约束设计的托卡马克装置是实现可控核聚变的重要方法。由于托卡马克装置的第一壁材料需要承受等离子体辐照、高热负荷以及高能中子辐照，因此对第一壁材料的抗辐照性能有很高要求。

在辐照过程中，由于(n,α)嬗变反应产生大量He原子，且He原子在金属材料中有较低的迁移势垒和溶解度，因此极易聚集形成氦泡。由此导致材料表面形貌和内部微观结构发生很大变化，如造成表面剥落、肿胀和纳米孔、“绒毛”等微结构的形成[1-3]，力学性能上则表现为辐照硬化和脆化[4-6]。因此研究氦泡的生长机制，并在此基础上控制氦泡生长对提高核材料的抗辐照性能至关重要。

文献[7-9]通过实验方法对氦泡在金属材料中的形成过程进行了广泛研究，然而由于氦泡体积较小，形核过程及生长机理难以观察，因此发展了数值模拟方法对氦泡生长过程进行研究。鉴于目前尚无能全面描述氦泡在时间和空间尺度上演化的全过程的数值模拟方法，采用多尺度模拟方法能从各方面进行对比验证。本文拟针对关于体心立方(bcc)金属钨(W)和铁(α-Fe)中氦泡的形核和生长的研究进展进行探究，综合分析He原子占位及迁移过程和氦泡的生长及运动机理，为今后的相关研究提供指导。……