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2010 Fiscal Year Annual Research Report

照射下材料内の非平衡欠陥集合体核生成の機構論的解明と体系化

Research Project

Project/Area Number 21560685
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

森下 和功  京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (80282581)

Keywords材料照射損傷 / 照射相関 / 計算機シミュレーション / 核生成 / マルチスケールモデリング / 原子力材料 / 核融合炉材料 / モンテカルロ法
Research Abstract

高エネルギー粒子の照射を受ける原子炉材料や核融合炉材料では,内部のナノスケール程度の領域に、多くのはじき出し欠陥が生成する.そうした格子欠陥は,熱活性化過程により拡散するので,照射の影響は時間とともに徐々に材料全体にひろがっていく.このとき,たとえば原子空孔どうしが集合化すると,ボイドと言われる空洞(直径ナノ~マイクロメートル)が,また,格子間原子どうしが集合化すると転位ループとよばれる格子間原子集合体が作られる.このようなミクロ構造変化は,材料の寸法安定性や機械特性に大きな影響(劣化)を及ぼすので,照射による材料ミクロ構造変化を予測することは,照射下で使われる材料の寿命評価・健全性評価に重要である.特に,実物が存在しない核融合炉においては,炉設計に必要となる材料照射特性の評価に,代替照射施設(中性子エネルギースペクトルや温度などの照射条件の異なる核分裂炉やイオン加速器など)を用いることになるが,このとき,それら代替照射施設をいかに用いれば,実際の核融合炉環境下の材料挙動を予測することができるかの方法論が必要になる,これには計算機シミュレーションを用いたモデリング研究が有効である.
本研究計画2年目であった平成22年度においては,欠陥集合体形成の反応速度式をモンテカルロ法を使って積分することにより,集合体の核生成をうまくモデル化することができた.その結果,たとえば,タングステン材料中のボイド核生成の照射速度(dpa/s)依存性を明らかにするとともに,従来の核生成モデルの問題点を明らかにすることができた.さらには,ヘリウムバブルの核生成モデルやSiC材料中のボイド核生成のモデルを提案することができた.

  • Research Products

    (14 results)

All 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Formation of vacancy clusters in tungsten crystals under hydrogen-rich condition2011

    • Author(s)
      Daiji Kato, Hirotomo Iwakiri, Kazunori Morishita
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: 417 Pages: 1115-1118

  • [Journal Article] Nucleation and growth of self-interstitial atom clusters in β-SiC during irradiation : Kinetic Monte-Carlo modeling2011

    • Author(s)
      Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, B

      Volume: ((印刷中)掲載確定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Composition Dependence of Formation Energy of Self-interstitial Atom Clusters in β-SiC2011

    • Author(s)
      Y.Watanabe, K.Morishita, A.Kohyama
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Materials

      Volume: ((印刷中)掲載確定)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] KMC Analysis of nucleation and growth of SIA-clusters in cubic silicon carbide during irradiation2010

    • Author(s)
      Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
    • Organizer
      Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010 (SNA+MC2010)
    • Place of Presentation
      東京,一橋記念講堂
    • Year and Date
      2010-10-20
  • [Presentation] First-principle Calculations of Hydrogen Interaction with Vacancies and Dissolved Atoms in Tungsten2010

    • Author(s)
      Daiji Kato, Hirotomo Iwakiri, Kazunori Morishita
    • Organizer
      Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010 (SNA+MC2010)
    • Place of Presentation
      東京,一橋記念講堂
    • Year and Date
      2010-10-19
  • [Presentation] Formation of Defect-cluster Embryos in Nuclear Materials during Irradiation2010

    • Author(s)
      Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto, Junichi Yoshimatsu, Yoshiyuki Wxtanabe, Yuta Izumi
    • Organizer
      Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010 (SNA+MC2010)
    • Place of Presentation
      東京,一橋記念講堂
    • Year and Date
      2010-10-18
  • [Presentation] Damage Rate Dependence of Void Nucleation in W2010

    • Author(s)
      Kazunori Morishita, Junichi Yoshimatsu, Yasunori Yamamoto, Yoshiyuki Watanabe, Yuta Izumi
    • Organizer
      Fifth International Conference on Multiscale Materials Modeling 2010 (MMM 2010)
    • Place of Presentation
      Freiburg, Germany
    • Year and Date
      2010-10-07
  • [Presentation] Formation of self-interstitial atom clusters in cubic silicon carbide during irradiation2010

    • Author(s)
      Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
    • Organizer
      Fifth International Conference on Multiscale Materials Modeling 2010 (MMM 2010)
    • Place of Presentation
      Freiburg, Germany
    • Year and Date
      2010-10-07
  • [Presentation] Modeling of Multiscalo Radiation Damage Processes in Nuclear Materials2010

    • Author(s)
      Kazunori Morishita
    • Organizer
      The Nuclear Materials Conference (NuMat2010)
    • Place of Presentation
      ZKM, Karlsruhe's Centre for Art and Media, Karlsruhe, Germany(基調招待講演)
    • Year and Date
      2010-10-04
  • [Presentation] 材料照射損傷プロセスのモデル化におけるパラメータの検討2010

    • Author(s)
      森下和功, 山本泰功, 吉松潤一, 泉裕太, 渡辺淑之
    • Organizer
      (社)日本原子力学会2010年秋の大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2010-09-16
  • [Presentation] 照射下材料中の欠陥集合体核生成の損傷速度依存性2010

    • Author(s)
      山本泰功, 吉松潤一, 渡辺淑之, 泉裕太, 森下和功
    • Organizer
      (社)日本原子力学会2010年秋の大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2010-09-16
  • [Presentation] Multiscale Viewpoint of Radiation Damage Process in Fusion Materials2010

    • Author(s)
      Kazunori Morishita, Junichi Yoshimatsu, Yasunori Yamamoto, Yoshiyuki Watanabe
    • Organizer
      10th International Conference on Computer Simulations of Radiation Effects in Solids (COSIRES 2010)
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland(招待講演)
    • Year and Date
      2010-07-22
  • [Presentation] Nucleation and Growth of Self-interstitial Atom Clusters in b-SiC during Irradiation2010

    • Author(s)
      Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
    • Organizer
      10th International Conference on Computer Simulations of Radiation Effects in Solids (COSIRES 2010)
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland
    • Year and Date
      2010-07-22
  • [Presentation] 原子力材料の照射劣化予測2010

    • Author(s)
      森下和功, 吉松潤一, 山本泰功, 泉裕太, 渡辺淑之
    • Organizer
      日本保全学会第7回学術講演会
    • Place of Presentation
      浜岡原子力館
    • Year and Date
      2010-07-15

URL: 

Published: 2012-07-19  

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