超多粒子系マイクロメカニックスに基づく原子炉圧力容器の経年変化評価と長寿命化

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452387
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 矢川 元基 東京大学, 工学部, 教授 (40011100)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥田 洋司 東京大学, 工学部, 講師 (90224154) ; 吉村 忍 東京大学, 人工物工学研究センター, 助教授 (90201053) ; 関村 直人 東京大学, 工学部, 助教授 (10183055) ; 岩田 修一 東京大学, 人工物工学研究センター, 教授 (50124665)
• Keywords: マイクロメカニックス / 原子炉圧力容器 / 経年変化 / 分子動力学 / 材料データベース / 照射効果

Research Abstract

1.分子動力学法によりマイクロクラックのシミュレーションを行い、その結果から、マクロな量である弾性定数の変化を導出することにより損傷の効果を材料強度評価に取り込む手法を構築した。損傷評価にはBudiansky and O'Connellの理論を用いた。
2.イオン照射法を用いた実験において、照射促進原子拡散過程による銅不純物の形成を電気抵抗法によって測定し、電子顕微鏡による組織観察、陽電子消滅法、微小硬さ測定との比較を進めることによって、圧力容器鋼内におけるミクロ欠陥の形成過程を明らかにする研究を進めている。また、分子動力学法計算によって、照射下のカスケードコラプスによる欠陥クラスター生成のメカニズムを調査した。
3.材料特性の経年変化に影響を与える構造因子の分類と体系化を材料データベースおよび第一原理計算を基台に行った。材料データベースを使用した系統的な解析からは、特性予測のための構造的プリミティブとして、約50の基本パターンを抽出したが、照射効果については容易ではなく、その整理を平成6年度に検討することを予定している。材料特性の経年変化については、既往のモデルのライブラリー化を開始した。モデルのプリミティブについては、実機のデータ、実験炉、加速器等から得られたデータ、計算結果、基礎物性等のデータ間の相関を探索する過程で抽出されるべきものであり、そのためのアルゴリズムの検討を開始した。

Research Products

• [Publications] T.Iwai: "Hardening Characteristics of Ion Irradiated Iron Based Model Alloys" ASTM STP. 1204. 228-240 (1993)
• [Publications] F.Kano: "The Effect of Hydrogen on Microstructural Changes Using Dual Ion Irradiation" Nuclear Materials. 203. 151-157 (1993)
• [Publications] N.Sekimura: "Microstructural Evolution of Neutron-Irradiated Fe-Cr-Ni Temary Alloys at High Helium Generation Rates" Nuclear Materials. 205. 190-197 (1993)
• [Publications] F.A.Garner: "Influence of Details of Reactor History on Microstructural Development During Neutron Irradiation" Nuclear Materials. 205. 206-218 (1993)
• [Publications] S.Iwata: "A Concept of a “Virtual Production Line" Produced by Integrating Databases and Models of Materials" MRS Bulletin. 29-34 (1993)
• [Publications] 岩田修一: "材料バーチャルラボラトリ" 金属. 53-58 (1993)