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Study of hydrogen trapping at vacancy-type defects in tungsten and their growth promote effect by hydrogen

Research Project

Project/Area Number 17K06993
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Nuclear fusion studies
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Ohsawa Kazuhito  九州大学, 応用力学研究所, 助教 (90253541)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 外山 健  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50510129)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords核融合材料 / タングステン / 空孔 / 第一原理計算 / 不純物 / 水素 / ヘリウム / 鉄 / 核融合 / 空孔クラスター / 金属 / 陽電子
Outline of Final Research Achievements

Tungsten shows promise as structural material used in fusion reactors in the future. Tritium used in the reactor as fuel is radioisotope and we are worried about its large amount of retention in the tungsten specimen. Vacancy and vacancy cluster in tungsten are main trap sites of the hydrogen isotope. So, their stable structures and growth process in tungsten specimen are studied by numerical simulations. As a result, impurities in the metal contribute to the stabilization of the vacancy clusters. In particular, oxygen play an important role in the stabilization.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

計算上は結合しないと考えられたタングステン空孔が、不純物を捕獲することで安定化し空孔クラスターの成長が促進されることがわかった。本研究は核融合炉材料の基礎的な研究に貢献できたと考える。また、不純物による安定化は他の金属でも見られることから、陽電子寿命測定実験などで観察される空孔クラスターの成長に対して新しい解釈を提案することになる。さらに、同じBCC金属である鉄について同様の計算を行い、タングステンと比較してその類似点や相違点を明らかにした。

Report

(7 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (35 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (33 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Stable structure of hydrogen atoms trapped in tungsten divacancy2019

    • Author(s)
      Kazuhito Ohsawa, Takeshi Toyama, Yuji Hatano, Masatake Yamaguchi, Hideo Watanabe
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: 527

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    • Journal Title

      日本原子力学会誌

      Volume: 60 Pages: 106-110

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      日本金属学会秋季大会
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Published: 2017-04-28   Modified: 2024-01-30  

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