● 摘要
本文采用基于速率理论的模拟方法研究钨（W）材料中氢同位素氘（D）的热脱附谱（thermal desorption spectroscopy, TDS）。热脱附数据来源于520 K下受等离子体辐照的多晶W, 入射离子能量为40 eV, 剂量为1× 1026 D/m2。 通过调节速率理论中的捕获能、捕获率等参数，最终获得与实验相吻合的TDS拟合谱。拟合结果表明, W中捕获的D存在于三种捕获态, 捕获能分别为1.14 eV、1.40 eV和1.70 eV，相应脱附温度峰值为500 K、600 K和730 K。其中1.14 eV和第一原理计算得到的空位捕获第3~5个H原子的捕获能（含零点振动能修正）1.03 eV相近，1.40 eV与第一原理计算得到的空位捕获第1~2个H原子的捕获释放能1.36 eV相近，1.70 eV与空位团簇对H原子的捕获能相近。模拟结果表明，在本辐照实验条件下，W中空位及空位团簇是D在W中的主要捕获态。
我们进一步开展了研究了惰性气体预辐照条件下热脱附谱的模拟研究，研究结果表明，惰性气体氦（He）对D的滞留有抑制作用 ，氖（Ne）和氩（Ar）对D的滞留有促进作用。这主要是因为，惰性气体的注入会占据空位晶界等缺陷从而抑制这些学前对D的捕获，从而减少了该类缺陷中D的滞留量；而高能的Ne和Ar会导致W晶体生成更多的缺陷从而促进D的滞留。