2010 Fiscal Year Annual Research Report
材料損傷機構の実験および理論による包括的研究と高エネルギー量子ビーム場用材料開発
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19106017
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
川合 將義 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 名誉教授 (10311127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 精一 北海道大学, エネルギー変換マテリアル研究センター, 教授 (60241353)
粉川 博之 東北大学, 工学研究科, 教授 (10133050)
栗下 裕明 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50112298)
義家 敏正 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (20124844)
菊地 賢司 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 教授 (70354769)
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| Keywords | 核破砕中性子源 / 材料開発 / 高靭性タングステン / Equal Channel Angular Pressing(ECAP)加工 / 材料損傷 / 鉛-ビスマス溶融系 / マルチスケールモデリング / 応力発光材 |
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| Research Abstract |
(1)材料開発:開発した材料の利用環境での特性を調べた。微細結晶粒を特徴とする高靭性タングステンでは、温度による破壊強度の値や塑性変形の測定、延性脆性遷移温度(DBTT)の酸素濃度依存性などである。電子ビーム熱衝撃試験では耐熱衝撃特性がDBTTが低いほど優れていた。安定化オーステナイト系ステンレス鋼では、溶融部近傍の熱影響部での粒界腐食に対して、粒界工学制御材が高い抑制効果を持つことを確認できた。316Lステンレス鋼に対し,Equal Channel Angular Pressing(ECAP)加工を試み、微視的構造および機械的特性の変化を調査した。ECAP加工を施すことで,変形双晶が発生し,内部にナノメートルスケールの層状構造が形成されること、ECAP加工を4回繰り返すと引張強度が1300MPaに達すること、疲労強度も同様に増加したことが分った。
(2)衝撃損傷:ホプキンソン棒衝撃試験の革新技術開発では、応力発光材を用いた応力-歪みの空間時間分布直接測定法に対し、高時間分解能測定系と標準光源を用いて実験を行い、定量実験の高度化を試み、良好な結果を得た。
(3)放射線損傷:マルチビーム照射機能を持つ北海道大学超高圧電子顕微鏡で316ステンレス鋼に対してレーザー照射実験を行い、空孔の形成過程をリアルタイムで捉えることに成功した。理論研究では、原子核反応から始まり材料の強度変化までのマルチスケールモデリングのコードを世界に先駆けて開発し、Niの陽子照射のシミュレーション計算を行った。その過程で各モデルにおけるパラメータの影響を検証し、材料の中性子照射効果も示し得た。
(4)ADS研究:鉛ビスマス中で5千時間以上使用された材料の耐食酸化被膜が耐食性を期待されるスピネル層を持つ事、核破砕場で12-15dpaと高照射したフェライト鋼に粒界破壊を見、空孔クラスター欠陥の検出に成功した。
(5)機能材料開発:材料創成によるシリコン表面のナノドット自己組織化配列の現象を発見するとともに、リアルタイムで観察することに成功した.この成果に対し2012年度ナノテク展での5大成果に選ばれた。
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[Journal Article] Hardness modification of aluminum-alloys by means of energetic ion irradiation and subsequent thermal aging2012
Author(s)
Mitsuda, I.Kobayashi, S.Kosugi, Nao Fujita, Y.Satoh, F.Hori, S.Samboshi, Y.Kaneno, K.Nishida, N.Soneda, S.Ishino, A.Iwase
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Journal Title
Nucl.Instr.Methods in Phys.Res.
Volume: B272
Pages: 49-52
Peer Reviewed
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[Journal Article] Multi-scale modeling of irradiation effects in spallation neutron source materials2011
Author(s)
T.Yoshiie, T.Ito, H.Iwase, Y.Kaneko, M.Kawai, I.Kishida, S.Kunieda, K.Sato, S.Shimakawa, F.Shimizu, S.Hashimoto, N.Hashimoto, T.Fukahori, Y.Watanabe, Q.Xu, S.Ishino
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Journal Title
Nucl.Instr.Methods in Phys.Res.
Volume: B269
Pages: 1740-1743
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of Advanced Materials for Spallation Neutron Sources and Radiation Damage Simulation Based on Multi-Scale Models2011
Author(s)
Masayoshi Kawai, Hiroaki Kurishita, Hiroyuki Kokawa, Seiichi Watanabe, Norihito Sakaguchi, Kenji Kikuchi, Shigeru Saito, Toshimasa Yoshiie, Hiroshi Iwase, Takahiro Ito, Satoshi Hashimoto, Yoshihisa Kaneko, Masatoshi Futakawa, Shiori Ishino, JSPS Grant Team
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Journal Title
J.Nucl.Mater.
Pages: 2011.11.023(pp.10)
Peer Reviewed
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[Presentation] Development of high performance PNC316 austenitic steel for nuclear reactor by grain boundary engineering stainless steels to nuclear reactor component materials2010
Author(s)
M.Sekine, Y.Ohguchi, N.Sakaguchi, S.Watanabe, H.Kinoshita, M.Endo, H.Kokawa, M.Kawai, S.Yamashita, H.Yano
Organizer
The Nuclear Materials Conference 2010
Place of Presentation
ZKM, Karlsruhe, Germany
Year and Date
20101004-20101007
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[Presentation] MULTI-SCALE MODELING OF IRRADIATION EFFECTS IN SPALLATION NEUTRON SOURCE MATERIALS2010
Author(s)
T.Yoshiie, T.Ito, H.Iwase, Y.Kaneko, M.Kawai, I.Kishida, S.Kunieda, K, Sato, S, Shimakawa, F.Shimizu, S.Hashimoto, T.Fukahori, Y Watanabe, Q, Xu, S.Ishino
Organizer
10th Conference on "Computer Simulations of Radiation Effects in Solids
Place of Presentation
Krakow, Poland
Year and Date
20100719-20100723
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