钨表面缺陷与氦原子扩散机理的正电子湮没谱学研究

Tungsten is considered as the most promising candidates for plasma facing materials (PFMs) in future fusion reactor. However, tungsten will be exposed to high energy neutrons (14 MeV). Large amount of irradiation defects would be generated and helium atoms would be formed because of nuclear transmutation. What's more, helium plasma will escape and diffuse into PFMs. Void swelling and embrittlement will be induced after helium aggregation. In addition, irradiation defects have significant effect to helium diffusion and aggregation in tungsten. In the study, positron annihilation techniques will be used as the special method to detect microdefects evolution and the interaction with implanted helium atoms. Transmission electron microscopy (TEM) and thermal desorption spectroscopy (TDS) will also be used to investigate the interaction between surface defects and helium diffusion, aggregation, desorption. This study will enhance the understanding of void swelling incubation period and helium induced embrittlement mechanism in tungsten and provide a good reference to the modification of PFMs in fusion nuclear system.

金属钨被看做未来聚变堆最可能广泛应用的面向等离子体材料，高能中子（14 MeV）辐照造成大量辐照缺陷同时还通过嬗变核反应产生大量氦原子，此外核反应产物氦等离子体逃逸并通过表面扩散进入材料，从而引发材料的肿胀和氦脆化。辐照缺陷又会对氦的扩散、聚集行为带来明显影响。因此关于金属钨中辐照缺陷形成以及对氦扩散、聚集的影响机理研究具有重要意义。本项目拟采用微观缺陷的特色研究方法正电子湮没谱学技术为主要手段，结合电子显微镜以及灵敏探测材料表面气体原子滞留、脱附行为的热脱附谱仪，研究金属钨表面微观缺陷对氦原子的分布、扩散、聚集和热脱附行为的影响机理，并对缺陷捕获氦原子、不同类型氦-缺陷复合体的微观结构和热力学稳定性开展研究。从微观角度对金属钨中氦的早期肿胀效应与氦脆化现象予以解释，并对未来聚变堆钨材料的性能改进提供一定实验基础。

金属钨被看做未来聚变堆最可能广泛应用的面向等离子体材料，高能中子（14 MeV）辐照造成大量辐照缺陷同时还通过嬗变核反应产生大量氦原子，此外核反应产物氦等离子体逃逸并通过表面扩散进入材料，从而引发材料的肿胀和氦脆化。辐照缺陷又会对氦的扩散、聚集行为带来明显影响。因此关于金属钨中辐照缺陷形成以及对氦扩散、聚集的影响机理研究具有重要意义。本项目拟采用微观缺陷的特色研究方法正电子湮没谱学技术为主要手段，结合电子显微镜以及灵敏探测材料表面气体原子滞留、脱附行为的热脱附谱仪，研究金属钨表面微观缺陷对氦原子的分布、扩散、聚集和热脱附行为的影响机理，并对缺陷捕获氦原子、不同类型氦-缺陷复合体的微观结构和热力学稳定性开展研究。从微观角度对金属钨中氦的早期肿胀效应与氦脆化现象予以解释，并对未来聚变堆钨材料的性能改进提供一定实验基础。