近日，课题组在聚变堆材料中子嬗变元素铼及其对氢同位素输运行为影响研究上取得最新进展，相关研究成果“Effect of the transmutation element rhenium on the retention, desorption, and diffusion behaviors of hydrogen isotopes in tungsten”发表在核材料领域知名期刊《Journal of Nuclear Materials》上。

在未来的聚变堆中，钨是面向等离子体的关键材料，但在14.1 MeV中子辐照下会引发嬗变反应，产生大量铼元素。氢同位素（氘、氚）作为聚变堆的燃料，其在钨中的行为因铼的存在而变得更加复杂，从而给氚滞留的精确评估带来巨大挑战。为了深入研究铼对钨中氢同位素行为的影响，课题组采用分子动力学方法，系统地研究了钨及钨铼合金中的氢同位素行为。研究结果表明，铼会显著影响氘的滞留、解吸和扩散行为。钨和钨铼合金中氘滞留的差异与空位浓度密切相关，少量的铼也能有效降低氘的滞留。此外，铼的存在使氘在钨中的扩散系数得到提升，且这一系数对铼浓度变化表现出较小的敏感性。研究还发现，铼的加入减少了钨的表面损伤。本研究深化了对辐照损伤与嬗变协同效应的理解，为未来在中子辐照条件下评估氚的行为提供了理论和数据支持。

本研究是在中国工程物理研究院材料研究所、中科院等离子体物理研究所、上海交通大学、日本静冈大学的合作下共同完成。课题组孙飞教授为该论文通讯作者，硕士生范宝龙为论文第一作者。研究获得国家磁约束核聚变能发展研究专项、国家自然科学基金、日本学术振兴会（JSPS）的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2025.155693