目录
摘要................................................................................................I ABSTRACT.............................................................................................II 目录.............................................................................................III 第一章绪论 (1)
1.1课题来源及研究意义 (1)
1.2国内外研究现状 (5)
1.2.1国外研究现状 (5)
1.2.2国内研究现状 (7)
1.3本文研究的问题、内容和研究目标 (9)
1.3.1本文研究的问题 (9)
1.3.2本文主要研究内容 (9)
1.3.3本文研究目标 (9)
第二章等离子体辐照实验平台和测试仪器 (10)
2.1辐照装置的搭建 (10)
2.1.1 辐照装置原理 (10)
2.1.2辐照实验平台设计 (11)
2.1.3 放电真空室设计 (13)
2.1.4 RF源 (13)
2.1.5 红外激光辅助加热 (16)
2.2辐照实验平台运行 (16)
2.2.1 实验开始操作步骤 (16)
2.2.2 实验完毕操作步骤 (17)
2.3材料分析方法 (18)
2.3.1 扫描电子显微镜 (18)
2.3.2原子力显微镜 (18)
2.3.3 导电式原子力显微镜 (20)
2.3.4X射线衍射 (21)
2.4本章小结 (22)
第三章低能大流强氦离子辐照对钼的表面损伤演化研究 (23)
3.1实验辐照系统 (23)
3.2实验方法 (24)
3.3辐照剂量的影响 (25)
3.3.1采用SEM分析钼样品表面形貌 (25)
3.3.2导电原子力显微镜分析 (25)
III
3.4退火温度的影响 (26)
3.4.1采用SEM分析钼样品表面形貌 (26)
3.4.2导电原子力显微镜分析 (27)
3.5小结 (28)
第四章辐照温度对钨材料的表损伤演化研究 (29)
4.1实验装置 (29)
4.2实验方法 (29)
4.3采用SEM分析不同温度辐照下钨样品的表面形貌 (29)
4.4导电性分析 (31)
4.5钨样品的XRD表征 (32)
4.6小结 (33)
第五章结论及展望 (34)
致谢 (35)
参考文献 (36)
IV
第一章绪论
认识核聚变反应堆中面向等离子体材料辐照损伤演化过程对于ITER（ITER: international thermonuclear experimental reactor）聚变等离子体稳态运行、改善聚变等离子体特性、延长面向等离子体材料使用寿命、控制氚在器壁表面滞留量等具有十分重要的作用。ITER装置以氘和氚作为原料产生聚变等离子体，聚变辐照物种与材料的相互作用十分复杂，这包括辐照引起的材料损伤和溅射产生物种的再次反应，这导致材料辐照缺陷、表面脆化、物理溅射、化学刻蚀、再沉积、氚滞留等过程。本章主要讲述课题的来源、国内外研究现状以及本文研究的内容和目标。
1.1 课题来源及研究意义
在世界各国科学家过去二十年共同努力下，人类在设计聚变等离子体装置技术和基础研究方面取得了长足的进步。继续推进研究进程，保证ITER聚变反应堆在长脉冲持续时间或稳态条件下运行毫无疑问是国际托卡马克聚变研究的核心问题。其中，认识聚变辐照导致面向等离子体材料表面物理化学变化，不断改进面向等离子体材料性能对于ITER聚变等离子体稳态运行、提高聚变等离子体特性、延长面向等离子体材料的寿命、解决氚在器壁表面的滞留等具有十分重要的影响[1]。面向等离子体材料的选择也关系对未来D-T托卡马克装置运行的寿命、可靠性和安全性，仍然面临着严峻的挑战。这是聚变装置设计走向成功的一个障碍，
面向等离子体材料的选择非常复杂，材料的选用取决于聚变反应的实验要求。托卡马克内壁不同位置需要选用不同的器壁材料。面向等离子体材料的选择要最大限度保证聚变等离子体的清洁性，避免器壁材料的挥发污染。目前认为，ITER装置中选用铍（Be）作为第一器壁材料，选用钨（Ｗ）和碳纤维复合材料（CFC）为偏滤器材料最为合适[2]。它们易于获取，便于加工、焊接和清洗，具有良好的热导性和真空特性。
高能粒子的辐射可以使材料中的原子发生移位，从而改变被辐照材料的性能。聚变堆的高能中子对结构材料的辐照损伤是非常严重的，聚变产物中的高能中子会对聚变装置的材料有很大的轰击效应，重点是和环形等离子体接触的壁材料会受到中子轰击发生质量损失和结构变异效应，所以我们研究面向等离子体的材料辐照，对国际热核聚变反应的实现有举足轻重的作用。材料表面在高能中子的轰击下发生位移损伤。位移效应是高能的粒子在和材料相互作用的时候产生的一种材料物理变化现象。当高能的粒子和材料粒子相互作用的时候，会有两种情况，一种是粒子能量较低，作用的结果就是入射粒子被反射远离材料表面；第二种就是，当入射的高能粒子具有足够大的能量的时候，材料粒子会被入射粒子撞击偏离初始位置，这样就在材料中产生一对
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