2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19K15475
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
叶野 翔 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (00742199)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 照射損傷 / 放射線誘起表面活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
材料の濡れ性は固相と液相の界面が関わる界面現象であり、濡れ性の改善に伴い材料の限界濡れ温度、限界熱流速、ライデンフロスト温等の伝熱特性が改善される。本研究では、高温、高圧、高照射環境下における濡れ性の予測とその高度利用によって、材料の伝熱特性の改善を目的としており、液相側での粘弾性変化やラジオリシス、固相側における表面構造や表面活性効果による濡れ性について系統的調査を通し、極限環境下における材料の濡れ性を科学する。特に、申請者がこれまでに実施した放射線誘起表面活性（RISA）効果に関する濡れ性と微細組織との相関評価においては、材料表面への親水基や疎水基の化学吸着の様子を高分解能で観察することに成功しており、今後は、これらの親水性、疎水性因子の存在状態と動的な濡れ性との相関を明らかにすることで、材料の電熱性や腐食特性の改善に向けた材料開発への応用が期待できる。これらより、本研究取組では、動的濡れ性に対するRISA効果の影響評価に向け、試料作製ないしは、酸化膜の成膜条件の検討を実施した。その結果、酸化膜の成膜前に試料表面の清浄度を制御することで、緻密かつ均一な酸化被膜を製膜できることを確認した。また、当該試料の静的な濡れ性評価を実施した結果、試料表面に存在する親水基ならびに疎水基の存在状態が材料のマクロな濡れ性を制御していることを確認した。さらに、炉内環境を模擬し、酸化被膜に対してイオン照射を実施した試料では、膜の特性、具体的には、膜中のCrやFeの化学組成が変化し、酸化被膜の耐腐食性が変化する現象を確認した。これらを通し、炉内環境中での材料の防食特性の向上では、RISA効果である材料表面での化学種の付着現象に加え、照射による膜自身の材料物性の変化等、種々のパラメタを系統的に理解する必要があることが分かった。
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