حسابات نظرية لحاصل ترذيذ المواد الاحادية الذرة ذات الصلة بجدار الاندماج النووي بسبب قصفها بالايونات الخفيفة باستخدام برنامج TRIM == Calculation of Sputtering Yield of Nuclear Fusion Wall to Relevant Mono - atomic Materials Due to Light Ions by using TRIM program
Author name:
ايناس احمد جواد العتابي
Supervisor name:
مصطفى كامل جاسم | هدى مجيد توفيق
General topic:
Physics
Specific topic:
Nuclear and Environmental Physics
Degree:
Doctorate
University:
University of Baghdad - Ibn Al-Haytham College Of Education For Pure Sciences - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1801 - p.pdf
Abstract:
تم اجراء موسعة لحاصل الترذيذ من خلال قصف اهداف من ( البريليوم ,البورون ,الكربون , الالمنيوم , السليكون , التيتانيوم , كروم , الحديد , كوبلت , النيكل , النحاس , زركونيوم , تنجستن , رينيوم ) بواسطة ايونات البلازما( الهيدروجين والديوتيريوم والتريتيوم والهليوم) . باستعمال كود مونتي كارلو TRIM 2013 تشتمل الحسابات تغيير معلمات الادخال : مثل طاقة ايونات بلازما( الهيدروجين والديوتيريوم والتريتيوم والهليوم) , وزاوية قصف هدف من العناصر ,و تغير الكتلة الذرية للايون الساقط, وعدد الايونات الساقطة , وعرض الهدف , والعدد الذري للهدف وطاقة ربط السطح. هنالك العديد من النماذج الرياضية التي توضح تفاعل الايون مع المعدن , وكذلك العديد من برامج المحاكاة التي تصف هذا التفاعل .في هذه الدراسة قد تم التحقق من تفاعل الايونات الاربعة الخفيفة مع خمسة عشر عنصر التي تستعمل او تكون مرشحة للاستعمال في مفاعلات الاندماج النووي من قبل هذه النماذج. كذلك باستخدام برنامج TRIM العالمي لمحاكاة حاصل الترذيذ. ان حاصل الترذيذ للعناصر تزداد تدريجيا مع زيادة زاوية السقوط وصولا الى الحد الاقصى ثم تنخفض . كما انه يزداد بزيادة طاقة الايونات الساقطة وكتلة الايون . لكنه يقل مع زيادة الكتلة الذرية للهدف . يكون حاصل الترذيذ للبريليوم هو الاكبر واصغر حاصل ترذيذ يكون تنجستن , رينيوم . كذلك يقل حاصل الترذيذ مع زيادة العدد الذري للهدف . ان تغير طفيف في طاقة ربط سطح الهدف تؤدي الى تغير كبير وملحوظ في حاصل الترذيذ. بينت النتائج ان حاصل الترذيذ يعتمد مباشرة على معلمات الادخال . وان اي تغير في تلك المعلمات يؤدي الى تغير في حاصل الترذيذ.تم تطبيق نماذج رياضية لبيانات برنامج المحاكاة من اجل الحصول على افضل ملائمة لحاصل الترذيذ مع زاوية السقوط وطاقة الايون . تم جدولة قيم الملائمة لمعلمات جميع المواد احادية الذرة التي تفاعلت مع الايونات الخفيفة .عمل ملائمة لبيانات حاصل الترذيذ تم باستعمال متعددة الحدود التي توفرها حزمة برامج Matlab وIor بواسطة IGOR.Pro .رسمت نماذج مختلفة لحاصل الترذيذ صيغة Sigmund وثلاث معادلات شبه تجريبية تسند على صيغة Sigmund.كما تم مقارنة بين نماذج الترذيذ. كما عرض رسم mesh لحاصل الترذيذ مقابل طاقة الايون وزاوية السقوط ,تم مقارنة بيانات المحاكاة مع بعض البيانات التجريبية عن طريق الرسم | Extended calculations for sputtering yield for bombarded (4Be, 5B, 6C, 13Al, 14Si, 22Ti, 24Cr, 26Fe, 27Co, 28Ni, 29Cu, 40Zr, 42Mo, 74W, 75Re) targets by (H+, D+, T+, He+) ions plasma are accomplished using a Monte Carlo code TRIM 2013.The calculations include changing the input parameters : the energy of (H+, D+, T+, He+) ions plasma, the hitting target angle, the atomic mass of incident ion, the number of incident ions, the width of target ,atomic number of target and the surface binding energy of target . There are many mathematical models that illustrate the interaction of ions with metals, as well as several of the simulation programs which describes this interaction. In this study it has been verified the interaction of four light ions with fifteen elements that used or candidate for use in nuclear fusion reactors by these mathematical models. Furthermore, the global TRIM program also been used to simulate the process of sputtering. The sputtering yield of elements gradually increase with increasing incidence angle reaching to a maximum value and then starts to decrease.It also increase with increasing the ion energy and incident ion mass, While it decrease with increasing the atomic mass of target, The sputtering yield is the largest for the Beryllium target and is the lowest for Tungsten and Rhenium. The sputtering yield decrease with increasing the atomic number of target, A small change in surface binding energy of target (whether to increase or decrease ) leads to large and significant change in sputtering yield. The results show that sputtering yield is directly dependent upon the input parameters and any change in those parameters leads to a significant change in sputtering yield. Methodical models are applied for TRIM simulation data to fit the sputtering yield with incident angle and ion energy. The best - fit values of the parameters included in the formulae have been tabulated for all of the mono - atomic materials interact with light ions. The data of sputtering yield is fitted using to a polynomial provided by Matlab software package and (Ior ) by IGOR Pro. Comparison of sputtering yield models the Sigmund formula for sputtering yield and Three semi - empirical equations based on Sigmund’s formula are graphically plotted. Also mesh graphic showing sputtering yield vs. ion energy and incident angle, is illustrated.A comparison of TRIM simulation data with some experimental data was graphically carried out them. Moreover the influence of the surface binding energy and sputtering threshold energy is studied
