2015 Fiscal Year Research-status Report
タングステン合金における照射誘起析出発生メカニズム解明
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15K06672
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
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, 研究員 (60414538)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 晃 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80241545)
都留 智仁 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究員 (80455295)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | タングステン / レニウムおよびオスミウム / 格子間原子の移動次元 / 照射誘起析出 / スウェリング抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タングステン(W)を照射すると核変換原子としてレニウム(Re)やオスミウム(Os)が生成され、それが凝集・析出し材料の機械的性質の変化をもたらす。凝集するにはReやOsが移動しなければならないが、その移動が結晶中でどのようなパスで起こるのかが知られていなかった。研究開始時点で申請者らは、第一原理計算によってReおよびOsがWと混合ダンベルを形成しその形態を維持したまま拡散することを予測していた。研究開始年度である当該年度は、キネティックモンテカルロ(KMC)コードを作成し、上記第一原理計算結果を入力パラメータとしてReおよびOsの移動のキネティクスを解析した。
まず、純W材では格子間原子が１次元運動することが上記KMCコードで確認された。また、ReおよびOsのWとの混合ダンベルはその場で回転する頻度が第一近接位置へのジャンプの頻度に比べて有意に高いため、ほぼあらゆる方向に移動することができ３次元運動することがわかった。また拡散距離が回転の頻度に大きく依存していることがわかり、混合ダンベルの回転がReおよびOsの拡散を支配しているころがわかった。この結果を論文、国際会議等で発表した。
一方、WにReやOsを添加するとスウェリングが抑えられるという実験結果が多数報告されており、そのメカニズムは解明されていない。格子間原子の運動次元は照射効果に大きく影響することが知られており、少なくともスウェリング抑制の一つの原因は、この運動次元の変化であるという仮説が成り立つと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「研究実績の概要」で述べたように計画していたキネティックモンテカルロコードが完成しそれによる解析を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度はReやOsの添加で照射効果が抑制される原因をより深く解析していき、長年にわたって未解決だった問題の解決にチャレンジしていく予定である。
その後、どのような合金元素の組成が最も核融合プラズマ対向材料として適しているかを、第一原理・キネティックモンテカルロ等を駆使してサーベイしていく。
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| Causes of Carryover |
全体の金額が減額されたため、当初今年度に予定していた計算機購入を延期した。
また、試験片を購入する必要が生じたことからそれを優先させた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度の助成金と合わせて、計算機を購入する予定である。
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Research Products
(4 results)
