项目名称: 典型光学材料辐射损伤机制及光学性能影响研究

项目编号: No.U1230111

项目类型: 联合基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 物理学II

项目作者: 薛建明

作者单位: 北京大学

项目金额: 69万元

中文摘要: 聚变中产生的中子能量高达14 MeV,在材料中会产生大量的辐射损伤缺陷而导致材料性能发生明显变化,严重影响到聚变装置的安全和使用寿命。本申请项目主要研究高能中子在光学材料中的辐射损伤规律,以及辐照损伤对材料光学性能的影响。利用不同能量、不同质量的离子和特定参数的中子,辐照石英玻璃(SiO2)、KDP晶体(KH2PO4)等典型光学材料,测量分析样品中损伤缺陷特性和产生规律,以及样品光学性质在辐照后的变化。建立针对上述材料的计算机模拟平台,研究光学材料中辐射损伤缺陷的产生、迁移、聚集以及复合过程和机制,建立描述中子辐照导致材料光学性质变化的物理模型。在实验和理论研究的基础上,探索提高光学材料抗辐照性能的可能途径。本项目将获得光学材料在中子/离子辐照下性能退化的实验数据,并建立评估光学材料抗辐照能力的物理模型,对我国未来聚变装置的设计和实际应用具有重要供参考价值。

中文关键词: 光学材料;辐照损伤;分子动力学;第一性原理计算;抗辐照性能

英文摘要: The energy of the neutrons produced in fusion process has energy as high as 14 MeV. These neutrons can causes severely irradiation damage in materials, resulting in modifying mechanical and optical property of materials used in fusion facility. Our research will concentrates on the irradiation effects by neutron and energetic ions in optical materials, which is more sensitive to irradiation than metals and alloys. In experiment, we use both neutron and energetic ions to irradiate the typical optical materials used in ICF (SiO2 and KH2PO4), and analyze the properties of irradiation defects and measure the optical performance of these materials before and after irradiation. By using computer simulation techniques, we investigate the mechanism of energetic particle damaging optical materials, including defect production, transportation and segregation process. Finally, systematic experimental data could be obtained, and a model will be set up to estimate the performance degradation of optical material under neutron irradiation. These results are very helpful for the current fusion facility and for their practical application in the future.

英文关键词: optical material;radiation damage;molecular dynamics;the first principle calculation;resistance to radiation

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