2005 Fiscal Year Annual Research Report

原子力材料の照射脆化評価のための転位に対する障害強度因子の実験的研究

Research Project

Project/Area Number	14208057
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	松井秀樹東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50005980)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐藤裕樹東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20211948) 二田伸康東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30361174) 波多野恭弘東京大学, 地震研究所, 助手 (20360414) 福元謙一福井大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30261506)
Keywords	電顕 / 照射脆化 / 転位 / 照射硬化 / 電顕内その場観察 / 分子動力学 / 鉄 / ヘリウム気泡
Research Abstract	電顕内その場観察実験の課題では、FIB装置により微細加工して採取した試料を用いての照射材を対象とした実験を行った。今年度は特に極低エネルギーイオン研磨装置で仕上げ研磨することにより、損傷を除去する方法を開発した。これにより、照射材から10x20ミクロン程度の寸法の試料を採取し、電顕内引張実験を行う一連の手法を確立した。実験としてはFe-1%Cuモデル合金等を対象にして実施した。JMTR照射材と熱時効材を準備して電顕内引張実験を実施した。その結果、通常の電顕法によっては検出不可能な微小寸法の銅析出物を転位のカスプを通して検出することが可能なことを示したと同時に、カスプ部分での張り出し角とカスプ間隔を測定して転位に対する抵抗応力を算出した。この値と巨視的な引張試験との結果を比較したところ、極めてよい一致を得ることが出来た。これは微視的組織情報を巨視的機械的性質に結びつける上で非常に重要な成果である。障害物として空洞とヘリウム気泡を対象とした実験を銅に対して実施した。空洞により転位が抵抗を受ける状況が明らかになったが、特に空洞を通過したらせん転位に、空洞からやや離れた位置にループを残す模様が観察された。シミュレーションにより銅中の空洞とらせん転位との相互作用を調べた結果、2個の空洞の間を張り出して行くらせん転位の片方が、空洞に接した部分で2重交差辷りを起こすことにより、巨大ジョグを形成した後欠陥を残す現象が見られた。これは上記の実験結果に符合している。この結果らせん転位に対する抵抗応力が刃状転位に対する値に比べて顕著に大きくなることが分かった。本研究を通して、当初想定した以上の興味ある現象がいくつも見いだされ、その一部はコンピュータシミュレーションにより再現出来たが、新たに研究すべき課題を見いだすことも出来た。今後新たに発展して行く重要な課題分野であると考えられる。