α-铁中氦缺陷对氢原子的俘获

体心立方结构的金属铁(α-铁)是聚变反应堆重要的候选结构材料,受氢和氦原子的辐照后可能会发生力学性能的退化。了解氢和氦原子在铁中的聚集行为是反应堆聚变材料研究的重点。本文采用密度泛函理论计算了α-铁中HeHn集团的稳定性,揭示了替代位氦缺陷俘获氢原子的过程和机制,结果表明,1个氦原子最多可俘获4个氢原子,被俘获的氢原子占据氦原子周围的八面体间隙位,且氢原子倾向于彼此聚拢。对氢原子俘获能的计算表明,氢原子足量时,HeH4是α-铁中主要的氢氦集团构型,反之则以HeH2为主。