近日，课题组在聚变堆材料氢同位素输运领域取得最新进展，相关研究成果“Trapping and de-trapping behavior of hydrogen isotopes in <100> interstitial dislocation loops of tungsten”发表在核聚变领域领头期刊《Nuclear Fusion》上。

在未来聚变堆中，面向等离子体的材料将面临着聚变燃料氢同位素（氘、氚）的渗透与滞留，从而引发放射性安全问题。同时，聚变堆中的高能中子辐照产生的辐照缺陷使氢同位素的滞留行为更加复杂。<100>间隙位错环作为一种典型的辐照缺陷，能够稳定存在于材料中，并持续捕获氢同位素。因此，理解氢同位素在<100>间隙位错环中的捕获和脱捕获机制有助于聚变堆的安全稳定运行。课题组孙飞教授、刘启航博士生、等离子体所周海山研究员等基于微观模拟方法系统研究了<100>间隙位错环中氢同位素的捕获/脱捕获机制。结果表明，氘主要被捕获在最靠近位错环的区域，已被捕获氘存在两种可能的迁移途径，但更倾向于沿着位错环迁移。研究发现<100>间隙位错环对氘的捕获遵循多能级机制，<100>位错环在位错型缺陷中是最强的氢同位素捕获位点。这些结果有助于了解长周期聚变环境下辐照缺陷与氢同位素的相互作用行为，对评估材料中氚的滞留具有实际意义。

本项工作是在中国科学院等离子体物理研究所、中国工程物理研究院材料研究所、西安交通大学、以及日本静冈大学的合作下共同完成，得到国家磁约束核聚变能发展研究专项（2022YFE03200400）、国家自然科学基金（12105069、12305192、12222510），以及日本学术振兴会Kakenhi项目（20H01885）的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1088/1741-4326/adda5f