黑腔冷冻靶传热与自然对流的数值模拟研究

惯性约束聚变的设计要求在靶丸内形成均匀光滑的氘氚冰层, 靶丸周围的热环境对冰层的质量特别是低阶粗糙度有很大的影响. 本文对自主研发的黑腔冷冻靶实验装置中的热物理问题展开了数值模拟, 重点考察了黑腔冷冻靶的传热和流体力学特性. 通过参数分析得到了自然对流对靶丸温度均匀性产生影响的临界条件. 比较了黑腔不同布置朝向时的流场和温度分布, 结果显示黑腔水平布置时自然对流更加强烈, 造成的靶丸温度不均匀性也更大. 在此基础上, 讨论了消除自然对流影响的可能性, 结果发现仅当黑腔垂直布置时利用黑腔分区方法能够消除对流效应对靶丸温度不均匀性的影响而黑腔水平布置时不能消除. 研究结论对于实验中冷冻靶结构的设计、改进和实验的开展等具有指导意义.     

氚化钛、钛基合金氚化物时效过程的晶体结构变化研究-Ⅱ

氚化物部件的主要缺点之一是它们的寿命较短，这是由于随着氚衰变，^3He在氚化物晶体中不断积累，对晶体造成损伤，破坏了氚化物的完整性，最后^3He急剧地释放。这样一来，使用金属氚化物的技术装置的工作能力就被破坏了。     

辐照损伤模拟中的Zr 原子势函数

以金属Zr 的一种嵌入原子形式(EAM) 的势函数为基础,通过引入一个调制函数的办法,在不同范围内修改了EAM 势函数的对势部分和原子电子密度分布部分,然后采用分子动力学方法计算点缺陷(间隙原子(SIA) 和空位) 形成能和初级离位原子(PKA) 的阈值能,从而探讨这些物理量对势函数的不同部分的敏感程度。计算结果表明:势函数的对势部分长程范围内的形式对缺陷的形成影响较小,其短程范围的形式对SIA 的形成比对空位的形成影响程度更大;对于PKA 的阈值能,其敏感区域来自于势函数的对势部分和原子电子密度分布的短程范围部分,但在不同晶向上的PKA 的阈值能对势函数的敏感程度有所不同。这些研究结果对于在研究Zr 金属的辐照损伤中势函数的选择或构建有指导意义。For the purpose of detecting the sensitive parts of an embedded atom method(EAM) potential which is considered to be used in molecular dynamics simulation of radiation effects of Zirconium, we introduce a modulation function to modify the pairwise potential and the atomic electron-density distribution of the EAM potential. Based on the modified potential function, the formation energies of the self-interstitial atom (SIA) and the vacancy atom are calculated as well as the displacement threshold energy of primary knock-on atom (PKA). The results indicate that the short range part of the pairwise potential has more greater influence on the SIAs formation than the vacancy formation. The defect formation energies are also very sensitive to the behavior of the atomic electron-density function in the range which is close to the cutoff distance. The displacement threshold is sensitive to the short range behaviors of both the airwise potential and the atomic electron-density function, however, the sensitivity is strongly dependent on the crystal-direction.     

黔产野生藤梨根的化学成分研究

对贵州省安顺市紫云县产的野生藤梨根的化学成分进行研究。利用稀乙醇提取液蒸干,甲醇溶解等对其化学成分进行提取,利用高效液相色谱(HPLC)和薄层色谱(TLC)对其成分进行分析。野生藤梨根中含有阿魏酸、齐墩果酸、熊果酸、棕榈酸、表儿茶素、大黄素、槲皮素等,用HPLC对野生藤梨根中的阿魏酸、表儿茶素进行了鉴定,用TLC对野生藤梨根中的大黄素,齐墩果酸、熊果酸、棕榈酸、槲皮素进行了鉴定。     

极端条件下6Li2O的热力学性能与电子结构

 采用密度泛函理论与准谐振德拜模型研究了面心立方相的⁶Li₂O在极端条件下的热力学性质与电子结构。结果表明: ⁶Li₂O的热膨胀系数在任何温度下都随压强增加明显降低,但仅当压强较低(低于40 GPa)时,温度对6Li2O的热膨胀系数的影响才明显;O原子半径随压强增大而迅速降低,而随温度的变化并不明显;在低压条件下(低于40 GPa),带隙随温度的升高缓慢降低;而在高压条件下(高于40 GPa),温度对带隙宽度的影响几乎可以忽略;无论在什么温度条件下,带隙宽度均随压强的增大而迅速增加。     

氘氚冰籽晶的形核行为

为了实现激光约束核聚变(ICF)的自持聚变目标,对靶壳内氘氚冰的质量提出了极其苛刻的要求,冰层内表面和靶壳的同心度要求大于99.9%,冰层内表面均方根粗糙度(RMS)优于1μm.高质量的冷冻氘氚靶建立在靶壳内高质量氘氚冰层的前提之上.单晶是冰层的最好形态,在靶壳内获得氘氚冰籽晶是基础条件.本文通过采用逐渐降低升温速率的台阶控温方法,开展了充气微管内保留籽晶的研究,揭示了充气微管内保留籽晶的形核机理,实验结果表明,利用充气管口可保留稳定、单一的籽晶,在相同的过冷度下,当氘氚籽晶c轴方向与充气管轴向平行时,生长速度较c轴垂直于充气管轴向时的速度慢约1—2个量级,为获得高质量的籽晶从而形成高质量的氘氚冰提供了参考和支撑.     

金属氢化物力学性能的第一性原理研究

采用第一性原理方法详细研究了氟化钙结构的多种金属氢化物MH₂ (M= La, Nd, Gd, Tb, Y, Dy, Ho, Er, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf)的力学性质(弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量).计算结果表明, MH₂ (M= La, Nd, Gd, Tb, Y, Dy, Ho, Er, Lu, Sc)在低温下具有稳定的氟化钙结构,其抵抗体积形变, 切应变和拉伸(或压缩)形变的能力从LaH₂, NdH₂, GdH₂, TbH₂, YH₂, DyH₂, HoH₂, ErH₂, LuH₂到ScH₂逐次递增, 而MH₂ (M= Ti, Zr, Hf)在低温下的氟化钙结构不稳定.通过对两种稳定的氢化物(TbH₂, ErH₂) 和两种不稳定的氢化物(TiH₂, HfH₂)的电子态密度以及差分电荷密度进行对比, 发现它们的稳定性与金属和氢之间的相互作用有密切关系.     

Microstructure evolution of zircaloy-4 during Ne ion irradiation and annealing: An in situ TEM investigation

The microstructural evolution of zircaloy-4 was studied, including the amorphization and recrystallization of Zr（Fe, Cr）2 precipitates, and the density of dislocations under in situ Ne ion irradiation and post annealing. The results show that irradiation at a relatively high temperature and dose induces the formation of nanocrystals in pre-amorphized Zr（Fe, Cr）2 precipitates. The recrystallized nanocrystals also have the structure of hcp-Zr（Fe, Cr）2. The formation of the nanocrystals is thought to be the consequence of competition between atomistic disordering and the recrystallization of precipitates under ion irradiation. The free energy of the nanocrystal is lower than that of the amorphous state, which is another reason for the recrystallization of the precipitates. With increased annealing temperature, the density of the nanocrystals is increased. The dislocation density sharply decreases with the increase in the annealing temperature, and its size increases.     

Microstructure and hardening effect of pure tungsten and ZrO2 strengthened tungsten under carbon ion irradiation at 700℃

Microstructure evolution and hardening effect of pure tungsten and W-1.5%ZrO₂ alloy under carbon ion irradiation are investigated by using transmission electron microscopy and nano-indentation. Carbon ion irradiation is performed at 700 ℃ with irradiation damages ranging from 0.25 dpa to 2.0 dpa. The results show that the irradiation defect clusters are mainly in the form of dislocation loop. The size and density of dislocation loops increase with irradiation damages intensifying. The W-1.5%ZrO₂ alloy has a smaller dislocation loop size than that of pure tungsten. It is proposed that the phase boundaries have the ability to absorb and annihilate defects and the addition of ZrO₂ phase improves the sink strength for irradiation defects. It is confirmed that the W-1.5%ZrO₂ alloy shows a smaller change in hardness than the pure tungsten after being irradiated. From the above results, we conclude that the addition of ZrO₂ into tungsten can significantly reduce the accumulation of irradiated defects and improve the irradiation resistance behaviors of the tungsten materials.     

低能中子在锆中产生的辐照损伤的计算机模拟研究

以GEANT4为基础采用蒙特卡罗方法对能量为1 MeV的中子在锆 材料中的输运过程进行了模拟分析. 首先计算得出: 反冲核的能量主要分布在1 keV和15 keV之间, 中子和靶核发生两次弹性碰撞的平均空间距离为29.47 mm. 由于中子和靶核在发生连续两次弹性碰撞过程中产生的两个反冲核能量较低, 它们的空间距离又比较大, 由此可以推测出: 由初级离位原子产生的后续级联碰撞可以看做是一系列独立的子级联碰撞过程, 同时也计算了中子在靶材的不同深度区域内产生的反冲核数目和平均能量. 其次, 利用蒙卡方法计算得到的结果, 采用分子动力学方法, 分别计算了五种不同能量下的初级离位原子产生的级联碰撞情况, 给出了初级离位原子的能量与其产生的次级离位原子数目之间的关系以 及不同能量下的初级离位原子产生的损伤区域范围等情况, 通过蒙特卡罗方法和分子动力学方法的结合, 给出了能量为1 MeV的中子在锆材料中产生的初级辐照损伤分布图像. 关键词： 辐照损伤 级联碰撞 蒙特卡洛模拟 分子动力学