The research of interaction between irradiation defects and dislocation for evaluating mechanical degradation of nuclear structural materials

• Project/Area Number: 26420865
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: Fukumoto Kenichi 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (30261506)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴土 知明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (60414538)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ボイド-転位相互作用 / 照射硬化 / 転位チャンネル / 障害強度因子 / 照射欠陥集合体 / TEM内引張 / 分子動力学計算 / 転位-ボイド相互作用 / 転位チャネリング / 転位 / 照射欠陥 / 分子動力学法 / ボイド / 照射相関 / 計算機模擬実験 / 分子動力学シミュレーション / 電子顕微鏡 / 「その場」観察実験

Outline of Final Research Achievements

A method of in-situ measurement of dislocation behavior during tensile test in TEM column was adopted for obtaining values of the obstacle strength parameter for defect clusters in order to evaluate lifetime of nuclear materials. It provides the accurate analysis for evaluating irradiation hardening quantitatively.The cavity size dependence of obstacle barrier factor sis not change so much for the type of bcc metals.
The dislocation motion to create a dislocation channel in ion-irradiated SUS304 steel was directly observed during tensile deformation test. Two types of dislocation behavior were observed on the formation of dislocation channel; (1) A zig-zag motion of extended dislocation with expansion and shrink repeatedly during dislocation propagation through irradiated area and (2) A rapid expansion of stacking fault with wide width after the high stress was applied in the irradiated area.

Research Products

• [Journal Article] Dose dependence of irradiation hardening of neutron irradiated vanadium alloys by using temperature control rig in JMTR (2016)
  • Author(s): , K. Fukumoto, T. Onitsuka, M. Narui
  • Journal Title: Nuclear Materials and Energy Volume: 9 Pages: 441-446
  • DOI: 10.1016/j.nme.2016.03.010
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いた純Fe中のらせん転位とボイドの相互作用の研究（４） (2017)
  • Author(s): 谷口啓介、鬼塚貴志、福元謙一、鈴土知明
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] In-situ Observation Study of Dislocation Channel Formation in Tensile Test for Ion-Irradiated Stainless Steels (2016)
  • Author(s): M. Mastubara, K. Togo, T. Onitsuka, R. Ishigami and K. Fukumoto
  • Organizer: International Conference on Maintenance Science and Technology (ICMST 2016)
  • Place of Presentation: 深セン（中国）
  • Year and Date: 2016-11-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いた純Fe中のらせん転位とボイドの相互作用の研究(3) (2016)
  • Author(s): 谷口啓介、鬼塚貴志、福元謙一、鈴土知明
  • Organizer: 日本金属学会秋期講演大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] ＥＭ内引張「その場」観察法による純Ｍｏ中のバブル転位相互作用の実験的研究 (2016)
  • Author(s): 下村修潤、東郷広一、福元謙一、鬼塚貴志
  • Organizer: 日本金属学会秋期講演大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] 原子力構造材の強度劣化評価に資する 照射欠陥－転位相互作用の研究 (2016)
  • Author(s): 福元謙一
  • Organizer: 第28回CCSEワークショップ 原子力材料における計算科学研究と原子スケールモデリングによる新展開
  • Place of Presentation: 東京大学柏の葉キャンパス駅前サテライト多目的ホール
  • Year and Date: 2016-03-28
  • Invited
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いた純Fe中のらせん転位とボイドの動的相互作用（その2） (2016)
  • Author(s): 大久保学、鬼塚貴志、福元謙一、鈴土知明
  • Organizer: 日本金属学会2016年春期講演大会
  • Place of Presentation: 東京理科大葛飾キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-25
• [Presentation] イオン照射したステンレス鋼における運動転位と照射欠陥の相互作用 (2016)
  • Author(s): 松原正典、東郷広一、福元謙一、鬼塚貴志、石神龍哉
  • Organizer: 日本金属学会・日本鉄鋼協会北陸信越支部・連合講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] 純Ｍｏ中の引張変形中の微細組織解析による障害物強度因子の測定 (2016)
  • Author(s): 下村修潤、東郷広一、鬼塚貴志、福元謙一、石神龍哉、藪内聖皓、木村晃彦
  • Organizer: 日本金属学会・日本鉄鋼協会北陸信越支部・連合講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いた純Fe中の転位とボイドの相互作用の研究 (2016)
  • Author(s): 谷口啓介、鬼塚貴志、福元謙一、鈴土知明
  • Organizer: 日本金属学会・日本鉄鋼協会北陸信越支部・連合講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いた純Fe中のらせん転位とボイドの相互作用の研究 (2015)
  • Author(s): 大久保学 鬼塚貴志 福元謙一 鈴土知明
  • Organizer: 日本金属学会2015年北陸信越支部講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2015-12-06
• [Presentation] TEM内引張「その場」観察法による純Mo中のボイド／バブル転位相互作用の実験的研究 (2015)
  • Author(s): 下村修潤、川瀬宇宙、松原正典、東郷広一、鬼塚貴志、福元謙一
  • Organizer: 日本金属学会2015年北陸信越支部講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2015-12-06
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いた純Fe中のらせん転位とボイドの動的相互作用 (2015)
  • Author(s): 大久保学、鬼塚貴志、福元謙一、鈴土知明
  • Organizer: 日本金属学会2015年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] Experimental approach to determine the barrier strength factor for mobile dislocation against void and He bubble in ion-irradiated Mo (2015)
  • Author(s): U. Kawase, K. Fukumoto, T. Onitsuka, K. Nogiwa, K. Tougou
  • Organizer: TMS 2015 144th ANNUAL MEETING & EXHIBITION
  • Place of Presentation: Orland, FL, USA
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] BCC金属におけるキャビティ-転位相互作用の研究 (2014)
  • Author(s): 福元謙一
  • Organizer: 京大原子炉研究会
  • Place of Presentation: 大阪府熊取町 京大原子炉実験所
  • Year and Date: 2014-12-05
• [Presentation] In-situ TEM observation of dynamic interaction between dislocation and cavity in BCC metals in tensile deformation (2014)
  • Author(s): K. Tougou, A. Shikata, U. Kawase, K. Nogiwa, T. Onitsuka, K. Fukumoto
  • Organizer: Numat2014
  • Place of Presentation: Clearwaer, FL, USA
  • Year and Date: 2014-10-29
• [Presentation] He照射した純Moにおける キャビティと運動転位の相互作用 (2014)
  • Author(s): 河瀬宇宙、東郷広一、野際公宏、鬼塚貴志、福元謙一
  • Organizer: 日本金属学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-26
• [Remarks] 分子動力学法を用いたBCC金属中の転位-ボイド相互作用
  • URL: http://www.rine.u-fukui.ac.jp/fukumoto/resN6.html