金属钚老化过程中氦行为的原子尺度模拟研究

钚是核工业领域中的一种非常重要的放射性材料，因其放射性衰变导致材料发生自辐照损伤老化，对这种老化效应的合理评价是判断钚材料在实际使用过程中是否有效的一个重要依据。钚自辐照损伤中的氦效应一直被认为是该问题的焦点和难点。鉴于针对钚实验表征以及量子力学第一性原理计算上的异常困难性，从原子尺度模拟水平更有利于从微观上探索氦效应的内在机制。本项目将建立金属钚的嵌入原子势和相应的计算方法，用于氦行为的原子尺度模拟研究。研究内容包括：氦原子的基本行为、能量大小和结合状态；氦与各类缺陷的相互作用；氦泡的初始形核和长大过程；氦在基体内的扩散、迁移和聚集行为；氦泡的宏观行为观察以及氦泡性质的统计；氦泡对基体材料性能的影响等。综合这些研究成果，对钚中的氦效应以及氦效应对自辐照损伤的影响程度进行合理的评价，为钚的实际使用提供若干重要的指导原则。