2019 Fiscal Year Research-status Report
Searching for alloying elements to reduce radiation effects in W
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19K05338
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
鈴土 知明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (60414538)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
都留 智仁 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, 研究職 (80455295)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プラズマ対向材 / タングステン / 照射効果 / 溶質軟化 / 計算科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本事業は将来の核融合におけるプラズマ対向材の候補となっているタングステンに関する計算科学研究である。この事業では、タングステンの照射効果に関する研究（課題１）およびタングステンの溶質硬化に関する研究（課題２）を行う。
前者についてはプロジェクトの初年度として今後の研究活動の準備を行うために文献調査を行った。また、本課題はこれまで研究代表者・分担者が応用してきたKMC法やMD法ではそのキネティクスが十分に追跡できない可能性があり、新しい手法を調査する必要が出てきた。今年度は米国ロスアラモス国立研究所で開発されたパラレルレプリカ法について開発者と連絡を取って調査を行った。複雑な手法であるので、スキルの取得に時間がかかったが、手元のGPU付きワークステーションで例題を実行できるようになった。さらに、２つの国際会議の招待講演において事業者のこれまでの成果を発表した。その２つとも核融合材料の計算科学研究に関する国際会議または国際シンポジウムで、前基盤研究から継続して行ってきている我々のタングステンに関する研究に対する関心の高さがうかがわれる。
後者については、大阪大学や物財機構の協力を得て、タングステンにおいてらせん転位とレニウム等の溶質原子の微妙な相互作用の強さによって溶質原子が軟化をもたらすメカニズムを第一原理計算で明らかにし、Journal of Applied Physics誌に論文発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
タングステンの照射効果に関する研究（課題１）については、正確な原子間相互作用を使って長時間の時間発展を行う必要があり、単純な手法では解決できず加速分子動力学法などの応用が必要と考えられる。本年度は計算手法について知見やスキルを蓄積した。特に、米国ロスアラモス国立研究所で開発されたパラレルレプリカ法について開発者と連絡を取って調査を行い、今後本事業を本格的に応用するために準備を行った。また、計算の高速化のためGPU利用の関心が高まっているが、パラレルレプリカ法をGPUで実行できることも確認した。以上、今後の方針はまだ流動的であるが、確実に進展していると考えられる。
タングステンの溶質硬化に関する研究（課題２）については、すでに当初の計画であったメカニズム解明を行い論文発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
タングステンの照射効果に関する研究（課題１）については、引き続き計算手法に関する調査を深化させていく。令和2年度はon-the-fly KMC法に関して照射効果研究への応用の可能性について調査する。連携している富山大・東北大による実験結果が徐々に蓄積されてきており、本事業での計算手法の見通しがたった時点で試計算等を開始する。
タングステンの溶質硬化に関する研究（課題２）については、すでに当初予定していた事業を終えた。今後は波及効果としてタングステン以外への研究の可能性について調査する。
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| Causes of Carryover |
令和元年度に予定していた、計算用ワークステーションの購入について所属機関の別財源にて購入した機器で代用することができたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は令和2年度研究費と合わせて、本補助事業に係る論文のオープンアクセス費用や成果発表等に係る旅費として使用する。
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