无缺陷钨中氢起泡的阈值浓度

高浓度氢引起的晶格畸变被认为是单晶钨在氢同位素辐照过程中氢起泡的前驱体。然而，触发金属原子键断裂的临界氢浓度测量起来具有挑战性。利用密度泛函理论，我们计算了具有不同氢浓度的过饱和无缺陷单晶钨中空位和自间隙原子的形成能。当氢与钨的比例超过1:2时，空位和自间隙原子的形成均变为放热过程，这意味着能够容纳分子H2的微空洞将自发形成。在单晶钨氢起泡的初始阶段，不允许形成分子H2，也不需要它。在过饱和氢条件下，空位或自间隙原子处的自由体积因严重的晶格畸变而大大弥散，并且可以捕获比稀氢情况下更多的氢。