近日，课题组在聚变堆材料缺陷演变及对氢同位素输运行为影响研究上取得新进展，相关研究成果“A vacancy dynamic evolution model based on rate theory and its influence on hydrogen isotope retention behavior”发表在核材料领域知名期刊《Journal of Nuclear Material》上。

在未来聚变堆中，面向等离子体材料将受到高能中子、高通粒子流轰击产生大量缺陷（如空位）。这些缺陷在高温服役环境下会发生动态演变，进而导致氢同位素的滞留发生变化，影响到聚变堆燃料的循环。目前已建立的氢同位素输运模型大都没有考虑缺陷的变化过程，这将不利于准确评估聚变堆材料中的氢同位素滞留量。为此，课题组基于速率理论建立了空位及其团簇的动态演变模型，并将其集成到氢同位素输运模型中。研究发现，缺陷演化过程具有强烈的温度依赖性，随着温度的升高，空位团簇的结合与解离行为主导了缺陷的演化。而缺陷动态演变过程中的氢同位素滞留量与缺陷浓度直接相关，部分氢同位素原子从空位团簇中脱出后，将被更大的空位团簇重新捕获，使得氢同位素滞留出现非线性特征。这一发现为聚变堆环境下缺陷的动态演变及其对氢同位素滞留的影响提供了新的理解。

本项工作得到中国工程物理研究院材料研究所、中国科学院等离子体物理研究所、北京航空航天大学、日本静冈大学等单位的合作支持。研究获得国家自然科学基金项目、国家磁约束核聚变能发展研究专项、日本学术振兴会（JSPS）的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2025.155676