通过分子动力学退火模拟量化辐照YBa$_2$Cu$_3$O$_7$中的储能释放
超导电性
2025-06-17 v1
摘要
在聚变电站的整个寿命周期中，辐照诱导缺陷将在超导磁体中累积，损害其无损耗承载电流、产生强磁场并因此维持等离子体约束的能力。这些缺陷还会在材料晶格中储存势能，该势能在退火过程中可能被释放。这一现象引发了这样一个问题：缺陷中储存的能量是否足以加速甚至触发磁体失超？为了提供数量级估计，我们使用分子动力学模拟生成缺陷YBCO超胞，并开展等温退火模拟。结果表明，4 mDPA辐照缺陷YBCO单晶的最大体积储能（240 ）是YBCO带材实验最小失超能量值（8.1 ）的30倍。我们的模拟还表明，释放的能量随退火温度或辐照剂量的增加而增加。这一趋势表明，辐照聚变磁体中的局部加热事件有可能释放大量缺陷能量。这些发现强调了实验验证缺陷储能累积与释放的关键必要性，并突出了将这一贡献纳入失超检测系统的重要性，以提升大规模YBCO聚变磁体的运行安全性。
引用
@article{arxiv.2506.13625,
title = {Quantifying stored energy release in irradiated YBa$_2$Cu$_3$O$_7$ through molecular dynamics annealing simulations},
author = {Lauryn Kortman and Alexis Devitre and Charles Hirst},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.13625},
year = {2025}
}
备注
19 pages, 5 figures