由于热导性能优良、韧致辐射低和复合辐射低,碳基材料被广泛应用于聚变装置中的壁材料。然而碳基材料具有高化学腐蚀和强的氚滞留能力等缺点,故它们进一步的应用遭受障碍。关于碳基材料的化学腐蚀和滞留问题,人们做过很多研究,但是仍然无法很好解释。论文的第一、二章分别介绍了背景知识和本工作的基原理；第三、四章展示了主要工作,概括如下：论文的第三章汇报了应用分子动力学方法模拟低载能氢原子与石墨晶体(001)面碰撞的过程。选用REBO势和Ito提出的半经验势共同描述石墨晶体的堆栈结构。计算得到了氢入射原子的反射、上表面吸附、内部吸附和穿透的发生概率,模拟再现了碰撞过程中的能量过程。考察了石墨层间的长程作用对氢原子的反射概率和上表面吸附概率的影响。研究发现：与单层石墨相比,石墨之间的长程相互作用增加了氢原子发生反射的概率,尤其当入射能量大于20.0eV时,对反射过程的影响很明显；氢原子的上表面吸附概率受到石墨间的长程相互作用影响较小。当氢原子具有高于25.0eV的入射能量时,会有概率穿透四层石墨。当氢原子入射能量高于28.0eV时,载能氢原子的能量传递给第二层石墨烯的比传递给第一层石墨烯的多。这些结果对于理解碳基材料的高化学腐蚀有重要意义。论文的第四章介绍了应用分子动力学方法模拟了低载能氘、氚原子与石墨晶体(001)面碰撞的过程。深入研究了氢原子的同位素效应。研究发现：随着入射原子质量的增加,上表面吸附概率和反射概率的峰值都会向高能区移动；相比于氢、氘入射原子,氚入射原子具有更高的吸附概率——包括上表面吸附和内部吸附；为了能够穿透四层石墨晶体,氘、氚原子需要更高的能量；原子质量和原子入射能量都会影响入射粒子与不同石墨层之间的能量传递过程。这些结果对理解碳基材料的氚滞留机制有重要意义。