2018 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of radiation damage model for high-energy region
| Project/Area Number |
16H04638
|
|---|
| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
|---|
Principal Investigator |
岩元 洋介 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 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (10391327)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗山 靖敏 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (60423125)
吉田 誠 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (70379303)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | はじき出し断面積 / 高エネルギー陽子 / 照射試験 / 極低温 / DPA / PHITS |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
高エネルギー陽子照射に対する粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの原子はじき出し損傷モデルを検証するため、はじき出し断面積と関連する照射欠陥に伴う極低温の金属の電気抵抗増加をμΩオーダーで精密に測定する必要がある。前年度までに、10 K以下に冷却可能な照射装置を開発し、大阪大学核物理研究センター(RCNP)のサイクロトロン施設において200 MeV陽子照射に対するアルミニウム及び銅の電気抵抗増加を測定した。
本年度は開発した冷却装置を用いて、389 MeV陽子照射に対するタングステンの電気抵抗増加を測定した。その結果、強度10 nAの陽子に対し、0.136mΩのタングステンの電気抵抗増加を測定できた。従来のはじき出し数導出モデル(NRTモデル)によるPHITSの計算値は、電気抵抗増加から導出したはじき出し断面積を約3倍過大評価したが、2018年に公開された最新の金属の非熱的再結合補正(arcモデル)を組み込んだPHITSの計算値は実験値を良く再現した。本傾向は、これまでの本科研費研究で得たアルミニウム及び銅の実験結果と同じであった。
照射後、サンプルアセンブリに装着した電気ヒーターを用いて、100 K以下のアニールによるタングステンの電気抵抗の変化から欠陥回復データを測定した。その結果、60 Kにおいて約20%の欠陥が回復すること、回復の傾向は原子炉中性子照射による過去の実験値と同じであることがわかった。
本成果をまとめて、Journal of Nuclear Materialsに論文投稿を行い、受理された。また、大強度及び高輝度ハドロンビームに関する国際ワークショップ(HB2018)、加速器、ターゲット及び照射施設における放射線遮蔽の国際ワークショップ(SATIF-14)、及び核破砕材料技術の国際ワークショップ(IWSMT-14)において発表を行い、成果を広く周知した。
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(5 results)
-
-
[Journal Article] RADIATION DAMAGE CALCULATION IN PHITS AND BENCHMARKING EXPERIMENT FOR CRYOGENIC-SAMPLE HIGH-ENERGY PROTON IRRADIATION2018
Author(s)
Y. Iwamoto, H. Matsuda, S. Meigo, D. Satoh, T. Nakamoto, M. Yoshida, Y. Ishi, Y. Kuriyama, T. Uesugi, H. Yashima, T. Yoshiie, T. Shima, R. M. Ronningen, K. Niita
-
Journal Title
Proceedings of the 61st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams
Volume: －
Pages: 116～121
DOI
Open Access / Int'l Joint Research
-
[Presentation] Radiation damage calculation in PHITS and benchmarking experiment for cryogenic-sample high-energy proton irradiation2018
Author(s)
Y. Iwamoto, H. Matsuda, S. Meigo, D. Satoh, T. Nakamoto, M. Yoshida, Y. Ishi, Y. Kuriyama, T. Uesugi, H. Yashima, T. Yoshiie, T. Shima, R. M. Ronningen, K. Niita
Organizer
61st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2018)
Int'l Joint Research / Invited
-
-
