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计算物理 2024年第2期41卷 214-221页

作者：高旭东孙淑义魏雯静李公平兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000

利用分子动力学方法对金红石TiO_(2)中O及Ti沿着不同方向的离位阈能进行模拟计算,结果表明:各方向O的离位阈能普遍低于Ti的离位阈能,O的离位阈能基本在27.50~77.50 eV之间,而Ti的离位阈能在90.00~120.00 eV之间。同时对能量为1.0、5.0和... 详细信息

利用分子动力学方法对金红石TiO_(2)中O及Ti沿着不同方向的离位阈能进行模拟计算,结果表明:各方向O的离位阈能普遍低于Ti的离位阈能,O的离位阈能基本在27.50~77.50 eV之间,而Ti的离位阈能在90.00~120.00 eV之间。同时对能量为1.0、5.0和10.0 keV的O PKA及Ti PKA造成的级联辐照损伤进行探究,结果表明:能量小于10.0 keV的O PKA及Ti PKA产生的主要是点缺陷,且点缺陷的数量在0.10~0.20 ps内达到峰值,在经过数ps的演化后,超过90.0%以上的缺陷复合,只有不足10.0%的缺陷保留下来,即金红石TiO_(2)中的缺陷在缺陷产生初期有较高的自我恢复能力。

关键词：金红石TiO_(2) 离位阈能级联损伤分子动力学

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纯锆体系辐照损伤行为中电子效应的影响

纯锆体系辐照损伤行为中电子效应的影响

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作者：周志兵四川大学

学位级别：硕士

核反应堆核心部件的结构稳定是核反应堆安全、高效运行的关键。锆由于具有低中子吸收截面、高机械强度、高熔点和良好的耐腐蚀性等优点,被作为反应堆燃料的重要包壳材料,在核能领域得到了广泛的应用。但因为其处于反应堆中环境工况最为... 详细信息

核反应堆核心部件的结构稳定是核反应堆安全、高效运行的关键。锆由于具有低中子吸收截面、高机械强度、高熔点和良好的耐腐蚀性等优点,被作为反应堆燃料的重要包壳材料,在核能领域得到了广泛的应用。但因为其处于反应堆中环境工况最为恶劣的堆芯,将受到多种粒子辐照。其中以中子辐照最具代表,辐照造成的损伤将严重危害它的结构性能,并直接影响反应堆堆芯的可操作性和寿命。因此了解锆合金组件的结构稳定性和预测结构变化对反应堆的设计者和操作人员来说极为重要。本文不同于以往的分子动力学模拟,首次在分子动力学模拟中同时嵌入了电子阻止本领和声电耦合(Electron-phonon coupling,EPC)模型,研究了纯锆体系辐照损伤行为中载能原子与电子能量交换对辐照损伤的影响。本论文工作分为两部分:第一部分是探讨耦合的电子效应对锆的级联损伤的影响;第二部分是在耦合电子效应的前提下探讨体系温度和初级碰撞原子(primary knock-on atoms,PKA)入射角的作用。具体内容如下:1.在EPC的评估中,本工作比较了同时考虑电子阻止和EPC的结果与只考虑电子阻止的结果,其结果显示EPC的加入可以促进亚级联的产生,从而减少大缺陷团簇。此外,为了更加深入地了解EPC的作用,特征时间作为控制EPC能量交换强弱的参数,选取不同的特征时间值来评估EPC能量交换强弱对结果的影响,结果显示残余缺陷的数量随着EPC能量交换能力的增加而增加。由于EPC与电子阻止不能同时作用于同一原子,所以在评估中为二者选取不同的截断能量,结果在验证了 EPC具有阻碍大型缺陷团簇生成的能力的同时,还发现低能量原子上应用电子阻止会促使缺陷聚集成大团簇。在缺陷团簇的空间分布上,所有的对比方案都显示EPC和电子阻止并不影响缺陷团簇的空间分布。2.文章还探讨了不同设定条件下级联损伤的情况,其中初始设定条件包括不同的体系温度和不同的PKA入射角。首先探讨温度的影响,结果表明,模拟时引入EPC会抑制热峰时缺陷的产生,同时抑制缺陷的复合,最终增大残存缺陷的数目。并且,温度越高,EPC的影响越显著。对PKA入射方向带来的影响,分析结果显示,当计算模型未耦合EPC时,PKA从[0001]方向入射产生的热峰缺陷数会低于PKA从[10(?)0]方向入射产生的热峰缺陷数,同时PKA从[0001]方向入射产生的残存缺陷数会稍微高于PKA从[10(?)0]方向入射产生的残存缺陷数。耦合EPC后,对应的热峰缺陷数和残存缺陷数受PKA的入射方向的影响不明显,数目变化不大。可见,EPC可以减弱入射方向变化给模拟结果带来的影响。

关键词：分子动力学模拟电子效应电子阻止声电耦合级联损伤锆材料

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