輻照環境下氚增殖材料性能研究取得系列進展

　　針對輻照損傷對固態氚增殖材料微觀結構和力學性能的影響機制，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所聚變堆材料及部件研究室戚強課題組博士生顧守曦開展了系統研究并取得一系列進展，相關成果近期發表在核聚變研究領域期刊Nuclear Fusion上。

　　氚增殖材料的高效產氚是實現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境，包括中子輻照、高能粒子輻照、γ射線輻照等。對于固態氚增殖材料，輻照會在其內部產生大量的缺陷，對材料微觀結構產生損傷，影響增殖劑的熱力學性能，進而影響聚變堆產氚包層的穩定運行和氚回收。

　　課題組針對CFETR水冷固態包層采用的Li2TiO3增殖劑，采用2MeV的氦離子輻照和多途徑表征分析，研究了微觀結構損傷和力學性能變化，并根據硬度理論將損傷類型與納米壓痕硬度建立了聯系，闡明了輻照損傷影響力學性能的機制，為評估增殖劑輻照穩定性提供了參考方法，為材料優化提供了指導。課題組還在中子輻照產氚方面開展了系統研究，分析了CFETR首選固態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，揭示了影響氚釋放的關鍵因素，為氚的高效回收提供指導性建議；細致評估了國內各主要生產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。課題組還針對輻照和長期高溫服役條件下的熱傳導行為開展研究，獲得了相應的熱傳導數據，為聚變堆包層設計提供支持；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。

　　課題組多年來對固態氚增殖材料的相關研究，是以未來聚變堆應用中所涉及的服役環境為驅動，涉及輻照對熱力學性能的影響、中子輻照產氚及釋放行為、長期高溫服役的穩定性等，為聚變堆包層設計和氚增殖材料優化提供了參考。