Measurement Technology for Irradiation Defect Behavior Reveals Dose Rate Effects in Reactor Material Degradation
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21H01857
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村上 健太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50635000)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
叶野 翔 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (00742199)
鈴木 達也 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70323839)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
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| Keywords | 原子力材料 / 格子欠陥 / 透過電子顕微鏡 / 照射損傷 / イオンビーム / 原子力工学 |
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| Outline of Research at the Start |
原子力構造材料の照射劣化評価において、同等の照射量を与えても線量率が違う場合、異なるレベルの照射劣化が発現することを線量率効果という。本研究は、線量率効果の有無を短時間でスクリーニングする手法を提案する。これによって、材料試験炉を使った照射試験を大幅に短縮することが見込まれる。この手法は、一つの高速中性子による材料中の擾乱を精緻にモデル化することに基づいている。鍵となるパラメータは、実用材料における実効的な照射欠陥の拡散定数とシンク強度である。本研究は、両者の計測のため、残留抵抗率法と加速器結合型透過電子顕微鏡法を用いた実験手法を開発する。本研究の成果は幅広い材料開発に応用可能である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子力構造材料の照射影響評価において，たとえ同量の放射線照射量を与えたとしても線量率が違う場合，レベルの異なる照射影響が発現することがあります。これを線量率効果といい，従来は格子欠陥の拡散方程式によってモデル化されてきました。このアプローチには，大量の格子欠陥が同時に形成されるような現象をうまく表現できないという問題があります。そこで我々は，中性子と物質の二回の近接した衝突現象が互いにどのような影響を及ぼしあうかに着目し，それを実験的に再現することで，線量率効果をモデル化することを目指すことにしました。
一つの目は，材料を絶対零度近くまで冷却し，電気抵抗率の変化から，照射によって導入された格子欠陥の数の変化を推定するという古典的な実験手法です。過去の実験装置をリノベーションして再利用することとし，制御系一式の更新を終えましたが，共同利用施設における試料の冷却システムの問題から，期待したほど多くのデータは取得できませんでした。しかし，研究の過程で，過去の同種の実験群で前提となる解析条件に不正確な点があったことが見いだされ，最新のはじき出しモデルを利用した再解析が実施されました。その結果，一度に大量にはじき出しを生じるような高速中性子との反応では，欠陥の抵抗率への寄与を高く見積もり過ぎていたことが示唆されました。
二つ目は，加速器と透過電子顕微鏡を結合した装置を利用して，導入された欠陥同士の相互作用を直接観察する手法です。あらかじめ，観測しやすい照射欠陥を試料に導入し，それが追加のイオン照射や加熱操作によって，どのように変化するか（サイズの成長，回復，複数の欠陥集合体の合体など）を観察しました。特に，ステンレス鋼中にみられる微小な析出物の評価に力を入れて取り組み，照射量と線量率が集合体の形成挙動に与える影響を明らかにすることができました。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(33 results)
