等離子體所聚變堆材料及部件研究室戚強課題組博士生顧守曦針對輻照損傷對固態(tài)氚增殖材料微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響機制開展了系統(tǒng)研究并取得一系列進展，相關(guān)成果近期發(fā)表在核聚變研究領(lǐng)域權(quán)威期刊Nuclear Fusion 61 (2021) 106035 上。

　　氚增殖材料的高效產(chǎn)氚是實現(xiàn)聚變堆氚自持的保障。在服役期間，氚增殖材料會面臨嚴苛的輻照環(huán)境，包括中子輻照，高能粒子輻照，γ射線輻照等。對于固態(tài)氚增殖材料，輻照會在其內(nèi)部產(chǎn)生大量的缺陷，對材料微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷，影響增殖劑的熱力學(xué)性能，進而影響聚變堆產(chǎn)氚包層的穩(wěn)定運行和氚回收。

　　課題組針對CFETR水冷固態(tài)包層采用的Li₂TiO₃增殖劑，采用2MeV的氦離子輻照和多途徑表征分析，研究了微觀結(jié)構(gòu)損傷和力學(xué)性能變化，并根據(jù)硬度理論將損傷類型與納米壓痕硬度建立了聯(lián)系，闡明了輻照損傷影響力學(xué)性能的機制，為評估增殖劑輻照穩(wěn)定性提供了參考方法，為材料優(yōu)化提供了指導(dǎo) (Nuclear Fusion 61 (2021) 106035；Fusion Engineering and Design 121 (2017) 182–187)。課題組還在中子輻照產(chǎn)氚方面開展了系統(tǒng)研究，分析了CFETR首選固態(tài)氚增殖材料以及新型氚增殖材料的中子輻照釋氚行為，獲得了氚釋放與滯留特性參數(shù)，揭示了影響氚釋放的關(guān)鍵因素，為氚的高效回收提供指導(dǎo)性建議；并且細致評估了國內(nèi)各主要生產(chǎn)單位的氚增殖材料釋氚性能，為氚增殖材料的選擇提供建議(Journal of Nuclear Materials 539 (2020) 152330； Nuclear Materials and Energy 28 (2021) 101036)。課題組也針對輻照和長期高溫服役條件下的熱傳導(dǎo)行為開展研究，獲得了相應(yīng)的熱傳導(dǎo)數(shù)據(jù)，為聚變堆包層設(shè)計提供支持；并且對未來百噸級氚增殖材料的保存問題開展了深入研究，提出了保存建議（(Ceramics International 47 (2021) 11481–11490；International Journal of Hydrogen Energy, 43(27) (2018) 12295）。

　　課題組多年來對固態(tài)氚增殖材料的相關(guān)研究，是以未來聚變堆應(yīng)用中所涉及的服役環(huán)境為驅(qū)動，涉及輻照對熱力學(xué)性能的影響、中子輻照產(chǎn)氚及釋放行為、長期高溫服役的穩(wěn)定性等，為聚變堆包層設(shè)計和氚增殖材料優(yōu)化提供了重要參考。

　　論文鏈接：

　　https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac18de 

　　http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.07.015 

　　https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2020.152330 

　　https://doi.org/10.1016/j.nme.2021.101036 

　　https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.12.276 

　　https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.05.050