2019 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism and modeling of one-dimensional motion of interstitial clusters under ion irradiation
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17K07021
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
阿部 陽介 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, 研究副主幹 (50400403)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 成彰 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, 研究副主幹 (60391330)
佐藤 裕樹 広島工業大学, 工学部, 教授 (20211948)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 格子間原子集合体 / 一次元運動 / イオン照射 / 電子顕微鏡その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに、高純度鉄における自己イオン照射下での格子間原子集合体の一次元（1D）運動挙動の電子顕微鏡その場観察実験により、何らかのトラップによって静止状態にある格子間原子集合体が、照射によるトラップの弾き出しにより１D運動を生じることを明らかにした。
最終年度は、トラップの素性を明らかにするため、1D運動距離分布について調べた。電子照射下と比べてイオン照射下では1D運動距離が著しく短いことが分かった。電子照射下では主なトラップが残留不純物や溶質原子であるのに対して、カスケード損傷下ではこれらの他に、照射下で直接形成される欠陥クラスターなどの寄与を示唆する。そのため、溶質原子を多く含む実用鋼で同様の実験を行い、高純度鉄と比べて１D運動距離はやや短い程度であることを明らかにした。これは、カスケード損傷で直接形成される欠陥クラスターによるトラップ効果の重要性を示唆する。
モデリングに関しては、電子照射下で１D運動を行う格子間原子集合体の不純物などによるトラップ確率を反応速度論モデルに組み込むことにより、格子間原子集合体の1D運動挙動と成長挙動の関連性を明らかにした。これを、カスケード損傷下での格子間原子集合体の直接形成を考慮したモデルに拡張することで、従来モデルでは難しかった格子間原子集合体数密度の高照射量での飽和傾向の再現を可能にした。
期間全体を通じて、実炉環境下での照射損傷過程の基礎的理解の深化にとって重要である、カスケード損傷下での格子間原子集合体の1D運動の素過程を明らかし、格子間原子集合体の成長挙動の再現性の向上が可能なモデル構築に寄与した。この成果は、ミクロ組織変化の予測モデルの高度化に繋がることが期待され、原子炉材料の長期健全性を担保する上で重要な科学的意義を有する。
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Research Products
(4 results)
