Development of a microstructure-thermal history database for accident process estimation to realise early decommissioning of the Fukushima nuclear power plant.

• Project/Area Number: 18K04997
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
• Research Institution: Hachinohe National College of Technology
• Principal Investigator: 古谷 一幸 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70354660)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 炭化ホウ素 / ハイエントロピー合金 / 照射損傷 / ナノ硬さ / 照射効果 / 核燃料デブリ / ヘリウム注入 / 転位ループ / キャビティー / 破壊靭性 / 熱履歴 / イオン照射 / 微細組織

Outline of Annual Research Achievements

研究の最終年度である令和5年度では、炭化ホウ素に対し、室温にて100appmのヘリウム注入を行うと共に、昨年度ヘリウム注入した炭化ホウ素の追照射を行い、合計で数千appmのヘリウムを注入した。これらの照射試料に対し、真空中にて1600℃×104秒の熱処理を施し、ヘリウムキャビティーの挙動等の評価を試みた。比較材として、開発が進行中の鉄基ハイエントロピー合金に対し、300℃及び500℃にて、照射損傷導入とヘリウム注入を100appm/dpaで行い、微細組織とナノ硬さを評価した。
本研究では、福島第一原発の炉内機器における事故時の中性子・高熱曝露履歴及び残存強度を推定する手法を開発することを目的に、炭化ホウ素等に対し、イオン照射で照射損傷を模擬すると同時に種々の熱履歴も付与し、熱履歴と電子顕微鏡組織の変化および炉内機器の残存強度評価に資するナノ硬さの変化との関係性を調べた。これらの研究成果より、微細組織―温度履歴データベースの参照データとして、一部構築に寄与することが出来た。

Research Products

• [Journal Article] Microstructures and hardness of BCC phase iron-based high entropy alloy Fe-Mn-Cr-V-Al-C (2024)
  • Author(s): Wakai Eiichi、Noto Hiroyuki、Shibayama Tamaki、Furuya Kazuyuki、Ando Masami、Kamada Takaharu、Ishida Taku、Makimura Shunsuke
  • Journal Title: Materials Characterization Volume: 211 Pages: 113881-113881
  • DOI: 10.1016/j.matchar.2024.113881
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Recent improvement and evaluation of radiation resistance and magnetic properties of high entropy alloys and their applications (2023)
  • Author(s): Wakai Eiichi、Noto Hiroyuki、Shibayama Tamaki、Furuya Kazuyuki、Wakui Takashi、Ando Masami、Makimura Shunsuke、Ishida Taku
  • Journal Title: Science Talks Volume: 8 Pages: 100278-100278
  • DOI: 10.1016/j.sctalk.2023.100278
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 高放射線場で使用を目指すハイエントロピー合金の材料評価法と開発 (2024)
  • Author(s): 若井栄一、柴山環樹、能登裕之、古谷一幸、石田卓、佐藤紘一、岩元洋介、安堂正己、涌井隆、鎌田貴晴、牧村俊助
  • Organizer: 東海・重イオン科学シンポジウム
• [Presentation] 体心立方結晶構造を主に持つ鉄系、チタン系、タングステン系ハイエントロピー合金の特性評価（照射効果含む） (2024)
  • Author(s): 若井栄一、能登裕之、柴山環樹、岩元洋介、石田卓、佐藤紘一、薮内敦、義家敏正、高橋俊晴、小林康浩、涌井隆、古谷一幸、鎌田貴晴、安堂正己、猿田晃一、牧村俊助
  • Organizer: 日本金属学会2024年春期講演大会シンポジウム
• [Presentation] BCC ベース結晶構造を持つハイエントロピー合金の特性評価 (2023)
  • Author(s): 若井栄一、柴山環樹、能登裕之、古谷一幸、岩元洋介、涌井隆、牧村俊助、石田卓、安堂正己、佐藤紘一、高橋俊晴
  • Organizer: 日本原子力学会2023年秋の大会
• [Presentation] Iron-Based High Entropy Alloy (2023)
  • Author(s): Eiichi Wakai, Hiroyuki Noto, Kazuyuki Furuya, Tamaki Shibayama, Masami Ando, Takaharu Kamada, Takashi Wakui, Shunsuke Makimura, Taku Ishida, Sho Kano
  • Organizer: 21th International conference on Fusion Reactor Materials
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Titanium-Based High Entropy Alloys (2023)
  • Author(s): Eiichi Wakai, Hiroyuki Noto, Shunsuke Makimura, Taku Ishida, Kazuyuki Furuya, Tamaki Shibayama
  • Organizer: 21th International conference on Fusion Reactor Material
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-entropy alloys and the properties (2023)
  • Author(s): Eiichi Wakai, Sho Kano, Taku Ishida, Shunsuke Makimura, Tamaki Shibayama, Koichi Sato, H. Noto, Kazuyuki Furuya
  • Organizer: Michigan University’s Materials Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Iron-Based High Entropy Alloys (2023)
  • Author(s): Eiichi Wakai, Hiroyuki Noto, Kazuyuki Furuya, Masami Ando, Takashi Wakui, Shunsuke Makimura, Taku Ishida, Tamaki Shibayama, Takaharu Kamada
  • Organizer: 15th International Workshop on Spallation Materials Technology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fabrication and Characterization of iron-based and tungsten based high-entropy alloys (2022)
  • Author(s): E. Wakai, H. Noto, T. Shibayama, Y. Iwamoto, K. Sato, T. Wakui, K. Furuya, et al.
  • Organizer: The Nuclear Materials Conference 2022
  • Int'l Joint Research