辐照模拟调研如何

1、辐照的基本概念：辐照如何模拟？种影响，必须要研究它们的辐照效应。反应堆线的种类很多，但对结构材料来讲，粒子、粒子和射线对材料的损伤都不大，而中子的影响是最大的， 因此在辐照对材料的影响（即辐照损伤）时，主要是研究中子辐照对材料性能在反应堆子带着MeV 量级的能量入射材料子与材料的原子发离位效应（级联碰撞过程（PKA会与其他阵点原子相碰撞，产生二级、三级.n （Casade能量以弹性碰撞的方式传输给被击的点阵原子 ，这些被击点阵原子称为而这 些初级碰撞原子又可作为弹撞击其他的点阵原子并使之发生离级离位的碰撞原子，使一个原子产生位移所需的能量Ed 称为晶格原子离位阈能。一个MeV 量级(Annea

2、ling)而，也可以 而形成较大尺寸的缺陷团（位错环、空洞。一个空位加一个间隙原子成为一个 对。一个快中子会造成在 10nm 的长度上dpa(Displacements Per Atom)被材料辐照效应是射线粒子（中子、质子、重离子、电子、Gamma 射线） 与材料物质相互作用造成的材料物理、能及组织成分与结构上的变化。材料辐照效应来自于入射到材料中的射线粒子与材料原子的相互作用，包括碰撞过程、缺陷形成过程和微观结构演化过程。材料辐照效应随射线的种类、能量、材料性质和辐照环境（温度、应力等）不同而变化。在晶体中，辐照产生的各种缺陷一般称为辐照损伤damage)。入射粒子与晶格原子碰撞，传递给靶

3、原子的能超过离位阈能（晶格点阵位置的能时，原子便可离开晶格位置，称为离位，造成的损伤称为离位损伤。对于金属材料，最 简单的辐照缺陷是孤立的点缺陷，即缺陷对（由一个离位原子变为间隙原子以及离位后的晶格空位组成。直接被入射粒 子碰撞产生离位的原子称为初级离位原子(PKA)，如果初级离位原子具有足够的动能，能够继续碰撞其他晶格原子，称为级联碰撞。一般情况下，中子与重离子辐照会造成级联碰撞，一个入射粒子辐照会在很小的体积内产生数百个缺陷对。在一定温度 下，间隙原子和空位可以迁移，从而彼此复合，或扩散到位错、晶界或表面等处而湮没，也可成空位团或形成位错环。离位 损伤可造成材料辐照硬化、辐照脆化、辐照蠕变

4、和辐照肿胀。辐照缺陷还改变材料中原子扩散行为，并促使一系列由扩散控制或 影响的过程加速进行，导致溶解，沉淀，偏聚等非平衡态。在中子或者高能质子辐照情况下，核反应会产生嬗变核素。在反应堆中子辐照情况下，由于（n，p）和（n，Alpha）反应，造成材料中氢和氦增加，氢氦与离位损伤的共同作用，往往导致材料损伤更严重。对于某些材料如高分子聚合物，陶瓷或硅酸盐等，另一类损伤，即电离损伤也很重要。入射粒子的另一部分能量转移给材料中的电子，使之激发或电离。这部分能量可导致健的断裂和辐照分解，相应的引起材料强度丧失，介电击穿强度下降等现象。工具：Lammps 或MD 编程均可SiC TersoffSiC 原子

5、之间的作用势采用 ZBL 势函数。首先在 300K 的温度下弛豫以使得系统原子达到平衡状的Si（或C原子和200keV的Au原子【辐照环境的中子能谱一般在10250keV50300keV 这主要是为了减少沟道效应。入射原子随机入射模拟 100 次。由于 Weber 之前的模拟中都显示级联碰撞过程的时间尺为 ps 量级，所以模拟采取的时间为 作为判断的标准。在理想晶体中，每个格点位置有一个Wigner-Seitz 区，仅包含 Wigner-Seitz0.5rnn之外的原子标记为界面辐照性能的分子动力学模拟（SiC/C 界面的辐照损伤机理尚不明确（界面的优化设计成为研究热点）SiC/SiC 复合材

6、料整体性能的重要因素。界面的辐较差。WallaceSiC/C界面的辐照性能，发现界面附近的 SiC 更容易被损伤。有必要研究界面结构对辐照行为的影响。SiC-石墨界面的模拟：SiC SiC 原子之间的相互作用均采 采用NPH系综Langevin 使模型达300K 50ps，步长采用 1fs。在辐照模拟阶段，采用 NVE 系综。由于单次辐照模拟存在较大的1a0，2a0，3a04a0（a0为晶格常数）的原子平面10Si 1.5keV 的初始能量作为初级碰撞原子(PKA)，进行 10 次独立的模拟，并保持入射方向均与y 轴呈 7以避免沟道效应。其中，(r)为原子径向分布的数密度，a径向分布函数通常指的是给定某个粒子的坐标，其他粒子在空间的分布几率（离给定粒子多远。所以径向分布函数既可以用来研究物质的有序性，也可以电子的相关性。（辐照对热导率（界面热导）的影响模拟界面结构的设计（材料、结构、方位、维度界面热导的模拟细节：采用Lammps包，使用NEMD方法。SiC原子之间以及石墨与 SiC 原子之间的相互作用均采用 Tersoff （有辐照的情况下采Tersoff-ZBL 势函数。石墨原子间相互作用采用 AIREBO 势函数。在初始模NPH 系综，并使Langevin 型达300K 平衡温度， 面热导（时间步长选为 0. 1fs 。在