本网讯 近日，优德体育在线,优德体育网投：数理学院尤玉伟老师指导的2022级声学专业本科生刘梦涵、陈国豪，分别在核聚变领域权威期刊《Journal of Nuclear Materials》和《Nuclear Fusion》上发表题为“Hydrogen retention and desorption in transition metal-decorated vacancies in tungsten under fusion conditions”及“Synergistic effect of transmutation rhenium/osmium and vacancy clusters on hydrogen retention in tungsten”的研究论文。两篇文章均以安徽建筑大学为第一完成单位，尤玉伟老师为第一作者，刘梦涵、陈国豪分别为第二作者。该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（12475275）及安徽省高校自然科学基金重大项目（2025AHGXZK20099）的资助。
聚变能被视为解决能源和环境挑战最有前景的方案之一，但氚燃料的自持是核心难题。氚在自然界丰度极低、半衰期仅12.43年，而作为面向等离子体材料的钨，在高能中子辐照下会产生大量空位缺陷，成为氢同位素的强捕获位点，导致氚滞留显著增加，影响燃料自持。因此，厘清嬗变元素在空位周围的偏聚行为及其对氢俘获的影响，对聚变堆材料设计具有重要意义。
在尤玉伟老师指导下，刘梦涵同学系统研究了3d、4d、5d过渡金属原子在钨空位周围的偏析行为及其对氢滞留的影响。她发现大多数过渡金属原子易在空位周围聚集，且结合能与价电子数呈正相关。Mn、Cu、Ag、Zr等元素会增强氢的滞留，而Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg则显著削弱空位的氢捕获能力。特别值得注意的是，Hg同族元素能强烈促进空位内氢分子的形成，即使氢浓度很低，装饰有14个Hg原子的空位也能轻易生成氢分子。这一发现为低氢滞留钨合金的设计提供了新思路。
陈国豪同学则聚焦于嬗变元素铼（Re）和锇（Os）在空位团簇周围的偏析行为。他通过第一性原理计算建立了1至6空位团簇的稳定构型，确定了Re/Os在空位团簇周围的修饰结构，并进一步引入氢原子进行分子动力学和蒙特卡洛模拟。研究揭示，Re和Os均倾向于在空位团簇周围偏析，但Os的结合更强、偏析更持久。Re/Os修饰显著降低氢的脱附温度，以五空位团簇为例，经31个Os原子修饰后，氢脱附温度降低约150 K。这一发现从原子尺度解释了钨铼合金在高温辐照后氢滞留量远低于纯钨的实验现象。
上述两项研究系统建立了过渡金属修饰空位型缺陷的物理图像，揭示了电子效应与应变效应协同调控氢捕获能力的微观机制。在尤玉伟老师的指导下，两名本科生深度参与课题，完成了系统的理论计算与模拟工作，成果为聚变堆低氢滞留钨基材料的设计提供了关键的理论指导。（作者：尤玉伟；一审：林浩东；二审：谢新平；三审：余江应）
