核聚變的實現有望為人類的能源問題提供終極方案，而可控核聚變的發展目前還亟需在多個技術領域實現突破。其中，材料問題是可控核聚變發展的關鍵問題。釩合金以優良的高溫強度、低活化性、與液態增殖劑的相容性成為核聚變堆先進包層的重要候選材料，其抗輻照性能是目前關注的重點。

科研人員依托近代物理所蘭州重離子加速器(HIRFL)中能輻照終端(SFC-T1)開展了釩合金的輻照效應研究。對釩合金進行了不同程度的冷加工以及后續的高溫退火處理來調控位錯。針對晶粒、位錯線、納米空洞三個因素對釩合金的抗輻照性能進行了系統的研究。同時分析了不同初始微結構對輻照缺陷的影響，并量化分析了初始微結構的尾閭強度對材料輻照硬化的影響。

張崇宏介紹，研究發現，冷加工和退火過程在材料中引入的高密度位錯線可以降低輻照位錯環的尺寸，進而提升材料的抗輻照硬化能力。另一方面，冷軋過程和高溫退火引入的不同尺寸的位錯線對輻照硬化的影響趨勢有明顯差別。此外，高密度的納米空洞(1.3 nm)可以顯著提升釩合金的抗輻照硬化能力。

張崇宏表示，此項研究探明了合金化工藝之外增強釩合金抗輻照性能的途徑，為完善輻照損傷理論以及釩合金的抗輻照性能優化提供了基礎依據。

該研究得到了國家自然科學基金(U1532262)的支持。

高密度納米空洞對輻照硬化的影響 圖源自韓旭孝