2022 Fiscal Year Annual Research Report
サブナノ分解能応力下その場観察法の開拓による新たな照射硬化機構の解明
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20H00359
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
永井 康介 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10302209)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 健太 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10581118)
嶋田 雄介 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20756572)
井上 耕治 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50344718)
外山 健 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50510129)
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, 再雇用職員 (60414538)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 応用下その場観察 / ウィークビーム走査型透過電子顕微鏡法 / 原子力材料 / 照射欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度であるR4年度では、R3年度までに開発してきた従来にない高分解能で応力下その場観察法（我々が独自開発してきたウィークビーム走査型電子顕微鏡（WB-STEM）法の特徴を最大限活かした新しいその場観察法）を用いて、原子炉の様々な構造材料に用いられる鉄鋼材料（圧力容器鋼用の低合金鋼の他、革新炉等に用いられるF82H鋼、ODS鋼など）の照射欠陥のその場観察を行った。その結果、従来の古典的モデル（例えば、オロワン機構など）のような単純なものではなく、転位が動く際に微小な照射欠陥と相互作用を起こし、転位自体が複雑でより動きにくい構造に部分的に変化し、その結果として転位の運動が抑制され照射硬化につながることが明らかになった。
次に、これらの実験的知見を、分子動力学シミュレーションによって、応力下での転位と微小障害物（主として直径数nm程度の微小転位ループ）との相互作用を再現した。例えば、圧力容器鋼を含む様々なFe中に照射後形成される1/2<111>ループを転位が吸収する際に、動きにくい<100>成分が形成され、転位の運動を抑制した。これらの結果は、本研究で開発した高分解能の応力下その場観察によって初めて実験的に解明された「微小障害物デコレーション硬化」のメカニズムを、理論的にサポートする結果であり、この新たな照射硬化機構をより確かにするものである。
さらに、実用材料においては単純な転位ループではなく、不純物などが偏析したより複雑な微小障害物が3次元アトムプローブ法によって観察された。このような不純物偏析によって、上記の微小転位ループがより安定的になり、より大きな照射硬化になることも明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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