聚变堆面向等离子体材料钨钾合金的辐照损伤及其机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11475118
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3001.粒子束与物质相互作用
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Plasma facing material (PFM) is one of the most crucial issues for fusion facilities, due to its severe working conditions under high flux H/He plasma, high thermal load and high-energy/high-fluence neutron irradiation. Tungsten-based materials have been regarded as the most promising candidates for such condition owing to its high melting point, outstanding thermal conductivity, good resistance to erosion and sputtering. However, tungsten itself as PFM is not perfect yet, because its embrittlement, recrystallization, or irradiation damage in the working condition will lead to its fracture and shorten its lifetime. Material doping provides a useful consideration to improve its service performance. Among these systems, potassium doped tungsten has been regarded as one of the most promising candidates. However, the irradiation effects of W-K alloy had rarely been investigated just using the commercial samples. In this proposal, irradiation effects of W-K alloy with meso-scale grain/nano potasium bubble microstructure will be studied using high flux proton, heavy ion and H-He plasma under fusion ractor conditions, and the effect of thermal shock to W-K, as well as the related mechanism will also be investigated. On this basis, the components and microstructure will optimaized to futher improve its torlerance from high-flux proton/ion/H-He plasma irradiation and thermal shock. The systematic investigation is very helpful to understand the irradiation effects of PFMs, and more importantly can provide experimental and theoretical information to design high-performance PFMs.
面向等离子体材料(PFMs)由于遭受着高温、高热负荷、强束流粒子与中子辐照等的综合作用,是聚变装置中最关键的问题之一。由于钨具有高熔点、低溅射产额、良好的热导率与高温强度等优点,目前被认为是PFMs的首选材料。但是,其热学、抗辐照、抗刻蚀性能还有待进一步改善。掺杂合金化是提高其服役性能的有效途经。为此,人们发展了众多的钨基PFMs体系,其中,W-K合金被认为是最具前景的PFMs候选材料之一。但是,目前国内外对W-K合金的辐照损伤研究还非常初步。因此,本课题将系统研究不同晶粒/钾泡尺度的W-K合金在模拟聚变堆环境下的强流质子/重离子/ H-He等离子体的辐照损伤行为,耐热冲击性能,以及其相应的机理等重要的科学问题,并在此基础上对其成分和微观结构进行优化以进一步提高材料在聚变堆中的服役性能。这不但能深化对PFMs辐照损伤机理的理解,而且可为设计、制备服役性能优良的PFMs提供实验和理论依据。

结项摘要

面向等离子体材料(PFMs)由于遭受着高温、高热负荷、强束流粒子与中子辐照等的综合作用,是聚变装置中最关键的问题之一。由于钨具有高熔点、低溅射产额、良好的热导率与高温强度等优点,目前被认为是PFMs 的首选材料。但是,其热学、抗辐照、抗刻蚀性能还有待进一步改善。掺杂合金化是提高其服役性能的有效途经。在众多的钨基PFMs 体系中,W-K 合金被认为是最具前景的PFMs 候选材料之一。但是,目前国内外对W-K 合金的辐照损伤研究还非常初步。本课题研究了不同晶粒/钾泡尺度的W-K 合金在模拟聚变堆环境下的强流质子/重离子/ H-He 等离子体的辐照损伤行为,耐热冲击性能,以及其相应的机理等重要的科学问题,并在此基础上对其成分和微观结构进行优化以进一步提高材料在聚变堆中的服役性能。研究结果表明,通过调节SPS烧结工艺,可制备出钾泡平均尺度~47nm的钨钾合金,其拉伸强度、断裂韧性同时增强,再结晶温度(RCT)可达1800℃,韧脆转变温度(DBTT)可降低至200℃,从而具备优异的抗热冲击性能。该合金同时具有比ITER级纯钨更优的抗等离子体辐照性能,D滞留与ITER级别纯钨相当。这不但能深化对PFMs 辐照损伤机理的理解,而且可为设计、制备服役性能优良的PFMs 提供实验和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Surface morphology and microstructure evolution of trace titanium and yttrium in W-K-Mo-Ti-Y alloys under transient heat loads
W-K-Mo-Ti-Y合金中微量钛和钇在瞬态热载荷下的表面形貌和微观结构演化
  • DOI:
    10.1016/j.ijrmhm.2018.05.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Refractory Metals and Hard Materials
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Xiao Ye;Huang Bo;He Bo;Shi Ke;Chen Lun;Lian Youyun;Liu Xiang;Tang Jun
  • 通讯作者:
    Tang Jun
Microstructure and bubble formation of Al-K-Si doped tungsten prepared by spark plasma sintering
放电等离子烧结Al-K-Si掺杂钨的显微组织和气泡形成
  • DOI:
    10.1016/j.ijrmhm.2015.08.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Refractory Metals and Hard Materials
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Huang Bo;He Bo;Xiao Ye;Ang Ran;Yang Jijun;Liao Jiali;Yang Yuanyou;Liu Ning;Pan Deng;Tang Jun
  • 通讯作者:
    Tang Jun
Design of highly thermal-shock resistant tungsten alloys with nanoscaled intra- and inter-type K bubbles
具有纳米级K型内和间气泡的高抗热震钨合金的设计
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2018.12.168
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Bo Huang;Jun Tang;Longqing Chen;Xiaoliang Yang;Youyun Lian;Lei Chen;Xiang Liu;Xudong Cui;Lin Gu;Chain-Tsuan Liu
  • 通讯作者:
    Chain-Tsuan Liu
High thermal shock resistance realized by Ti/TiH2 doped tungsten-potassium alloys
Ti/TiH2 掺杂钨钾合金实现高抗热震性
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2018.11.389
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Longqing Chen;Bo Huang;Xiaoliang Yang;Youyun Lian;Xiang Liu;Jun Tang
  • 通讯作者:
    Jun Tang
Preparation and thermal shock characterization of yttrium doped tungsten-potassium alloy
掺钇钨钾合金的制备及热震性能
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2016.05.010
  • 发表时间:
    2016-11-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    He, Bo;Huang, Bo;Tang, Jun
  • 通讯作者:
    Tang, Jun

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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