核融合炉材料の照射下局所強度変化の精密評価に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08458137
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 室賀 健夫 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60174322)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 雄大 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教授 (70280592) ; 西村 新 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60156099)
• Keywords: 核融合炉材料 / 微小硬度 / 照射損傷 / イオン照射 / 材料強度 / 破壊靱性

Research Abstract

重イオン照射およびそののち表面層を除去したした材料に微小硬度計による連続押し込み試験を行い、硬度の深さ分布を明らかにするとともに、最表面の変質効果、重イオン照射深さプロファイルの効果を考慮した硬度変化の精密評価を行う解析手法を確立させた。
まず微小硬度計による硬度深さ分布の測定を硬度評価が比較的確立されている純金属(銅、バナジウムなど)の重イオン照射、非照射材について、そのままのものとイオンミリングにより10nm精度で段階的に表面層を除去したものについて行った。弾塑性解析モデルにより、最表面に硬化層のあるときの連続押し込み試験による硬度の変化を精度良く解析するシステムを構築し、実験結果から内部の真の硬化量を推定できるようになった。この手法を、核融合炉候補材の中でも特に照射による硬化および脆化が懸念される低放射化フェライト鋼、バナジウム合金、金属タンタルに適用し、各候補材に関し、照射による硬化の精密評価を行うとともに、耐照射性の一層の向上の方向を明らかにした。また、微細組織観察との比較により、欠陥集合体の種類による硬度変化への寄与の差を明らかにした。
さらに微小試験片による破壊靱性評価の精度向上を目指し、形状の異なる低放射化フェライト鋼試験片を作製し破壊靱性評価試験を行い、サイズ効果とその校正手法を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 室賀健夫: "Characterization of cascade induced defect production by microstructural analysis based on rate theory modeling" Journal of Nuclear Materials. 233-237.
• [Publications] 1035-1039 (1996)
• [Publications] 加藤雄大: "Dislocation evolution in a model and a candidate ferritic alloy during steady and varying temperature electron irradiations" Journal of Nuclear Materials. 233-237. 1029-1034 (1996)