2020 Fiscal Year Annual Research Report
Irradiation-Assisted Ostwald Ripening of Nano Oxide Particles in ODS Ferritic Steels
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17K14828
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大野 直子 北海道大学, 工学研究院, 助教 (40512489)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 第一原理計算 / イットリウム複合酸化物 / アンチサイト欠陥 / イオン照射 / 酸化物粒子成長 / 電子線照射 / 構造安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 酸化物固有の照射下安定性評価
計算プログラム(原子量)の誤りを修正し、Y4Zr3O12及びYAMのアンチサイト欠陥に対する構造緩和を再度行った。Y4Zr3O12においてアンチサイト欠陥の割合は2/7、YAMにおいては1/12である。絶対零度・k-pointを2x2x1に簡略化して行った構造緩和でも200クール未満で収束し、元の結晶構造が保たれた。更にこれらの複合酸化物に対する複数のアンチサイト欠陥が入った場合の構造緩和を行った。Y4Al2O9、Y4Zr3O12につき、それぞれ1/2、1/3までのアンチサイト欠陥に対する構造緩和を行った結果、いずれも100クール未満で収束し、結晶構造の安定性が示唆された。
2. ODS鋼中酸化物粒子の耐オストワルド成長特性評価
12Cr-6Al-0.5Ti-0.4Zr-0.5Y2O3(AlZr-ODS)に着目し、600℃において最大28.7dpaまでの照射を行い、H30年に同じ温度及び同程度の損傷速度で行ったCEAサクレー研究所の加速器JANNuSの結果と比較した。DuETの最大損傷量はJANNuSの最大損傷量と比べて約1/10である。DuET照射後の酸化物粒子のサイズ分布は照射前とほぼ同様であった。しかしJANNuS照射では粒子サイズ分布は微細側にシフトしていた。酸化物粒子構成元素の固溶限は小さいため、拡散の過程で酸化物粒子が母相内で新たに析出する逆オストワルド成長が見られる。逆オストワルド成長は損傷量の高いJANNuS照射試料において顕著であることが分かった。
同材料について、酸化物粒子の照射によるリアルタイム変化を検出するため、北大のJEM-ARM1300を用いて1.2MeVの電子線を照射した。室温照射では照射時間の経過とともに酸化物粒子由来のコントラストの消失が見られたが、500℃では粒子由来のコントラストは消失しなかった。
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