钨钾合金-低活化钢面向等离子体部件功能梯度材料的制备及辐照损伤行为研究

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基本信息

  • 批准号：
    11775149
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    唐军
  • 依托单位：
    四川大学
  • 学科分类：
    A3001.粒子束与物质相互作用
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Material failure caused by radiation damage is one of the key problems in the development of nuclear fusion. For a complete plasma facing component (PFC), the joining of plasma facing material (PFM)-heat sink materials as well as heat sink material-structural material is a vital issue. Its radiation damage under service environment has become an important technical problem for fusion device development. The solution of this problem is of great significance for the anti radiation performance of the fusion reactor materials and the evaluation of the radiation damage resistance of the materials. Based on the previous work, this project will explore the preparation and the irradiation damage of WK alloy-low activation steel PFC materials in order to understand the relationship between the structure and performance. The stability of WK PFM-heat sink material, heat sink material-structural material interface will be studied under heat load, and the evolution of material structure caused by thermal shock and ion irradiation will be clarified. This study will provide important reference data for the design and development of future PFC in CFETR and DEMO.
材料辐照损伤导致的材料失效是制约核聚变发展的关键问题之一。对于一个完整的面向等离子体部件（PFC），面向等离子体材料（PFM）与热沉材料、热沉材料与结构材料之间的连接至关重要，其服役环境下的辐照损伤已经成为聚变装置发展的一个重要技术难题。这个问题的解决与否，对于聚变堆材料的抗辐照损伤性能，以及评价材料的抗辐照损伤能力，都具有至关重要的意义。本项目拟在前期工作基础上，围绕结构与性能相互关系关键基础问题，开展聚变堆面向等离子体部件材料钨钾合金-低活化钢的制备及其辐照损伤研究，包括探索钨钾合金PFM与热沉材料、热沉材料与结构材料在高热负荷环境下界面的稳定性，阐明聚其在服役环境下热冲击、离子辐照引起的材料组织结构的演化规律，并进一步澄清辐照引起的微结构变化对材料力学性能的影响，模拟研究聚变堆环境下PFC部件材料的服役性能，为未来CFETR和DEMO中PFC部件材料的研发提供重要参考数据。

结项摘要

面向等离子体部件（PFC）中面向等离子体材料（PFM）与热沉材料、热沉材料与结构材料之间的连接至关重要，已经成为聚变装置发展的一个重要技术难题。本课题探索了钨钾合金-低活化钢面向等离子体部件材料的制备新方法，并研究了离子辐照、热冲击等基本服役性能，主要成果如下：.1、采用粉末冶金和放电等离子体烧结技术来制备出具有高致密度、界面结合良好、均匀等优点的钨钾合金-钒合金功能梯度材料，各层粉末分布均匀、无表面裂纹、硬度足够高、结合良好、致密度达95%以上。.2、利用激光选区熔化（SLM）3D打印技术研究了W和钢之间的连接，直接在钢板上成功地进行了钨钢之间的连接；且由于钨钢界面弥散强化作用，导致其强度超过250 Mpa。根据PFC在聚变堆中的具体服役工况，600℃和800℃温度下退火后样品的连接强度保持较好，但1000℃后续热处理会导致钨钢连接层生成相Fe7W6脆性相，从而导致连接强度下降。.3、利用自离子辐照的离子能量可调、放射性低、注入剂量高、只产生原子离位损伤、不引入异质原子、不改变被辐照物质的化学组成等优势，采用串联加速器实施3 MeV W2 +离子辐照来模拟由中子引起的离位损伤。结果表明，尽管初始硬度值较高，但在相同的离位损伤下，WK的硬度增量比ITER-W小，这主要是由于钾泡对辐照缺陷抑制作用的影响。.该研究结果可为开发聚变堆PFC具有重要的数据参考，对军事上开发新型穿甲弹或药型罩也具有一定的参考价值。.本课题执行期内，培养博士1名，硕士2名；本项目在国内外知名学术刊物上发表研究论文11篇，国家发明专利1项。

项目成果

期刊论文数量（11）
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
Room-temperature tensile strength and thermal shock behavior of spark plasma sintered W-K-TiC alloys
放电等离子烧结W-K-TiC合金的室温拉伸强度和热震行为
  • DOI：
    10.1016/j.net.2018.09.015
  • 发表时间：
    2019-02
  • 期刊：
    Nuclear Engineering and Technology
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Ke Shi;Bo Huang;Bo He;Ye Xiao;Xiaoliang Yang;Youyun Lian;Xiang Liu;Jun Tang
  • 通讯作者：
    Jun Tang
A new design of divided solenoid with high homogeneity based on linear programming
基于线性规划的高均匀性分体电磁铁新设计
  • DOI：
    10.1063/1.5120419
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Review of Scientific Instruments
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Xiaoliang Yang;Xudong Cui;Hongjie Bai;Xiaoli Kang;Chunhong Li;Hao Deng;Zhou Zheng;Wen Cui;Longqing Chen;Jun Tang
  • 通讯作者：
    Jun Tang
Research on flashover voltage of nylon in SF6 under high-voltage pulse
高压脉冲下SF6中尼龙闪络电压的研究
  • DOI：
    10.1016/j.elstat.2019.103395
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Journal of Electrostatics
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Yang Xiaoliang;Cui Xudong;Qiu Wenbin;Zheng Zhou;Chen Longqing;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

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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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