氢在钼中浓度的第一原理及热力学研究

1144766066 · 发表于 2022-5-13 14:51:33

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雅宝题库解析：
核聚变能是未来高效的清洁安全能源。磁约束托卡马克是目前最有可能实现受控热核聚变的方法，在托卡马克装置及未来反应堆中的关键材料题目是磁约束聚变能未来实现的瓶颈题目。其中面对等离子体材料（PFM，Plasma-Facing Material）的选择尤为关键。钼（Mo）基材料作为PFM备选材料，具有良好的热和力学性能，熔点高、溅射率小、溅射阈值高、不与H发生化学刻蚀。Mo作为面对等离子体材料，在H等离子体辐照条件下，Mo的内部会产生大量H和空位，H和空位的浓度对系统性质（脆性等）产生很大影响。H浓度的增加会导致H聚集成泡，空位浓度的增加会导致空位聚集成团簇，材料脆性增加。因此研究Mo基面对等离子体的材料中的H的浓度是PFM研究领域的一个重要题目。本文应用第一原理和热力学研究方法，围绕在有空位的Mo中的H和空位的行为题目，计算了间隙位的H原子的形成能、空位的形成能、空位和H的复合体的形成能以及空位对应不同数目H原子的捕获能等。通过对计算结果的分析和应用热力学模型，得出了在Mo中空位能够捕获的H原子数目，计算了有空位的Mo中空位和H各自的浓度值，分析了温度、压强及H的化学势对H浓度的影响。针对Mo有空位存在时H和空位的相互作用，提出了H促进空位形成的机制。这些研究结果将为下一步深入研究H在Mo中的滞留、扩散等题目奠定理论基础。

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