聚变堆材料PDF电子书下载

第1章　聚变能与聚变堆 1

1.1　聚变反应与聚变能 1

1.1.1　核子结合能 1

1.1.2　劳逊判据 3

1.2　聚变堆 6

1.2.1　惯性约束聚变堆 6

1.2.2　磁约束聚变堆 8

参考文献 10

第2章　聚变堆材料特殊问题和第一壁结构 11

2.1　第一壁材料问题 12

2.1.1　工作环境 12

2.1.2　等离子体-材料表面相互作用 12

2.1.3　高能中子辐照效应 13

2.2　第一壁结构 16

2.2.1　第一壁表面覆盖材料 16

2.2.2　第一壁结构材料 17

2.2.3　高热流密度材料 17

2.2.4　低活化材料 17

2.2.5　具体的第一壁结构示例 17

参考文献 19

第3章　第一壁结构材料 20

3.1　奥氏体不锈钢 20

3.1.1　基本性能 20

3.1.2　辐照效应 21

3.1.3　奥氏体钢性能的改进 29

3.1.4　降低活性奥氏体钢 32

3.2　降低活性铁素体／马氏体钢 32

3.2.1　基本性能 33

3.2.2　辐照效应 35

3.2.3　RAFM钢的生产 40

3.2.4　钢的调整和改进 42

3.3　钒合金 43

3.3.1　合金的制备和物理冶金 43

3.3.2　连接 45

3.3.3　未辐照材料的力学性能 46

3.3.4　辐照效应 47

3.3.5 高温力学性能 51

3.3.6　环境的影响 52

3.4　SiC/SiC复合材料 53

3.4.1　材料发展现状 54

3.4.2　与SiC使用有关的问题 57

3.4.3　现在的SiC基复合材料的辐照稳定性 63

3.4.4　环境影响 64

参考文献 65

第4章　面向等离子体材料 66

4.1　碳纤维复合材料 67

4.1.1 CFC材料的研究和发展 67

4.1.2 影响CFC应用的问题 68

4.1.3　CFC护甲组件的制造和高热流密度实验 73

4.1.4 CFC的一些其他性能 74

4.1.5　未来的研究和发展 75

4.2　铍 76

4.2.1 生产 76

4.2.2　杂质控制 77

4.2.3　连接和高热流密度性能 77

4.2.4　力学性能 78

4.2.5　化学反应性 79

4.2.6　辐照效应 79

4.2.7　与等离子体的相互作用 83

4.2.8　卵石床行为 84

4.2.9　熔盐 85

4.2.10　卫生与安全 85

4.3　钨和钨合金 86

4.3.1　基本性能 86

4.3.2　钨的延性、再结晶和机加工 86

4.3.3　等离子体-表面相互作用和护甲寿命 87

4.3.4　中子辐照对钨的影响 87

4.3.5　用于与等离子体相互作用部件的钨 89

4.3.6　未来的研究计划 90

参考文献 91

第5章　高热流密度部件结构材料 92

5.1　铜合金 93

5.1.1 ITER级铜合金的成分 93

5.1.2　铜中缺陷的产生和积累 94

5.1.3　物理和力学性能与剂量和温度的关系 95

5.1.4　部件制造对铜合金拉伸性能的影响 102

5.2　钼合金 104

5.2.1　钼及其合金的韧性-脆性转变温度 104

5.2.2　钼及其合金的拉伸强度和断裂韧性 106

5.2.3　钼合金的微观结构 108

5.2.4　抗再结晶和辐照脆性的钼合金的发展 110

5.2.5　钼焊件延性的改进 112

5.3　铌合金 113

5.3.1　铌合金与氢的相互作用 113

5.3.2　Nb-lZr合金 117

参考文献 119

第6章　氚增殖材料 120

6.1　液态增殖材料 121

6.1.1　水冷液态金属增殖包层 121

6.1.2 自冷却液态金属增殖包层 122

6.1.3　水自冷却包层概念 123

6.1.4　物理化学性能 123

6.1.5　监测系统 124

6.1.6　氚回收 125

6.1.7　腐蚀和相容性 127

6.2　陶瓷增殖材料 131

6.2.1 陶瓷增殖剂的制备和加工 132

6.2.2　材料性能 133

6.2.3　辐照性能 135

6.2.4　氚输运和释放 137

参考文献 138

第7章　绝缘材料 139

7.1　尺寸稳定性 139

7.2　热导率 141

7.3　绝缘陶瓷的电阻降质 142

7.3.1　辐照引起的电导率 142

7.3.2　辐照引起的电降质 144

7.3.3　表面降质 145

7.3.4　辐照引起的电动力 146

7.4　介电性能 146

7.5　电子回旋共振加热窗材料进展 148

7.6　力学性能的劣化 148

7.7　光学性能的劣化 149

7.8　中性束注入气体中的RIC 150

参考文献 151

第8章　超导磁体 152

8.1　超导材料 153

8.1.1　铌钛合金 153

8.1.2　Nb3Sn超导体 154

8.1.3　V2（Hf,Zr）超导体 156

8.1.4　超导体的辐照损伤 157

8.1.5　母体材料及其辐照行为 159

8.1.6　新的高Tc超导体 160

8.2　绝缘材料 160

8.2.1　辐照损伤机制 161

8.2.2　辐照下力学性能的劣化 161

8.2.3　辐照对电性能的影响 162

8.2.4　气体的逸出和退火 162

8.3　金属结构材料（钢） 163

参考文献 163

第9章　其他材料 164

9.1　冷却介质材料 164

9.2　中子倍增材料 165

9.3　慢化剂和反射层材料 168

9.3.1　氚增殖比 169

9.3.2　包层能量增加因子 170

9.3.3　防护层能量沉积 171

9.4　防护材料 172

参考文献 175