2021 Fiscal Year Final Research Report

Exploring the missing link in irradiation embrittlement using ultra-small testing technologies

Research Project

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Project/Area Number	19H02643
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	KASADA RYUTA 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20335227)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	近藤創介東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10563984) 余浩東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10825871) 福元謙一福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (30261506) 安堂正己国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所核融合炉材料研究開発部, 主幹研究員 (30370349) 松川義孝熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70566356) 藪内聖皓京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (70633460)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	超微小試験技術 / 照射硬化 / 照射脆化 / 析出物 / 界面 / イオン照射
Outline of Final Research Achievements	This study succeeded in directly evaluating deformation and fracture phenomena of nuclear fission and fusion materials at microscale by using ultra-small testing technologies such as nanoindentation and micropillar compression tests. Microstructural factors and irradiation effects on the scale-factor of deformation and fracture behavior of oxide dispersion strengthened alloys, reactor pressure vessel steels, and tungsten coating interfaces were clarified. In particular, the mechanical properties of precipitates and interfaces, which are the missing links between microstructural changes and macroscopic deformation and fracture phenomena that are considered to be factors of irradiation embrittlement, can be directly evaluated, providing a method to integrate irradiation effects on microstructural factors that have not been considered in irradiation embrittlement models.
Free Research Field	原子力材料
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	今回の研究では、既存の原子炉に用いられている圧力容器鋼や、未来のエネルギー源として開発が進められている核融合炉の厳しい環境に耐えるために必要とされる構造材料の強度特性をマイクロスケールの試験法によって評価することに成功するとともに、小さなものから大きなものの強度を予測するための要件やモデルを提示することができた。特に金属材料の脆化に関わる第２相や被覆界面のような微細組織要素そのものの強度特性や変形挙動を明らかにした成果は、安全安心に関わる材料の劣化評価技術の高度化に繋がるものであり、マルチマテリアル化が進む様々な産業分野における構造材料の安全性向上に貢献できる技術として発展しうるものである。