2021 Fiscal Year Final Research Report

Quantification of nanoscale structure formed by radiation-induced segregation

Research Project

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Project/Area Number	19K22153
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
Research Institution	The University of Tokyo (2021) Nagaoka University of Technology (2019-2020)
Principal Investigator	Murakami Kenta 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50635000)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	寺内誠国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門敦賀総合研究開発センター, リーダー (40838992) CHEN DONGYUE 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (10816028) 岩田憲幸久留米工業高等専門学校, 材料システム工学科, 教授 (40397534) 関村直人東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10183055)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Keywords	原子力材料 / 照射欠陥 / アトムプローブ
Outline of Final Research Achievements	We developed a new procedure for evaluating the degradation of structural materials used in nuclear reactors. Three-dimensional atom probe tomography (APT) is an analytical technique that can measure the spatial distribution of elements on a nanometer scale, but in addition to the elemental distribution, crystal orientation is important when analyzing structural materials. By taking samples from a specific direction, we have shown that even when using APT alone, the crystal orientation of a sample can be identified and the anisotropy of elemental segregation can be analyzed in steels. We also succeeded in observing the aggregation of multiple elements through dislocation loops in the reactor pressure vessel model material.
Free Research Field	原子力学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	APTの誤差の原因となる元素や方位による蒸発率の違いと再構成の最適化に迫ることを目指して研究に着手しましたが、結果的に原子炉構造材料の転位ループへの偏析を分析するのに適したプラクティカルな測定手順を考案できました。高額装置を使った顕微鏡技術は年々ブラックボックス化しています。今回のプロジェクトは装置開発や共同利用管理に加わっていない一般ユーザの立場から分析手法を見直して、装置の改造等を経ずに希望する分析手法を見出したという点に社会的な意義があります。研究には国内外の複数の大学・研究機関からの社会人博士学生等も参画し、質の高いユーザとなるための研鑽を積むこともできました。