2022 Fiscal Year Annual Research Report
粒子線照射したタングステンの水素添加による機械的特性変化の評価とメカニズム解明
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21H01068
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
佐藤 紘一 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (30378971)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠田 竜太 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20335227)
畠山 賢彦 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 准教授 (30375109)
徐 ぎゅう 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (90273531)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 水素 / タングステン / 機械的特性 / 微小試験 / 粒子線照射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水素添加によるタングステンの機械的特性変化のメカニズム解明を試みるとともに、原型炉ダイバータの設計に資するデータの取得を目指すことを目的とする。そのため、以下４点について調査する。
(1) 電子線照射したタングステンの機械的特性が固溶水素濃度（照射欠陥が捕獲する水素数の変化）に応じて変化することを示し、そのメカニズムを明らかにすること
(2) 様々な条件でイオン照射と水素チャージを実施し、温度に勾配があるダイバータ内部の環境を幅広く模擬して、機械的特性変化を得ること
(3) 表面硬さだけでなく様々な試験法（引張試験と圧縮試験）を用い、試験法によらず機械的特性変化の傾向が普遍的なものであることを示すこと
(4) ダイバータの中で強度特性が水素によって最も変化する部分を特定すること
(1)については、タングステンに対して電子線照射を行うことができたが、装置の不具合などもあり、水素チャージのよる硬さの変化を調べる実験が実施できていない。(2)については、573K、773K、1023K、1273KでFeイオン照射した材料のナノインデンテーションを実施した。573Kでの照射材についてのみ、水素チャージ後にナノインデンテーションから得たバルク相当硬さが高くなったが、773K以上での照射材については水素をチャージしても硬さが変わらなかった。573K照射材にのみ、照射後に原子空孔が存在すると考えられるため、水素チャージ中に水素が空孔集合体の核形成を促進し、硬くなった可能性がある。(3)についてはFeイオン照射材に対して微小引張試験を適用したが、水素による特性変化を得ることができなかった。マイクロピラー圧縮試験に適した照射場を確保することができず、実験を行えていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上述の(1)について、電子線照射したタングステンの水素チャージによる硬さの変化を調べる実験を実施することができていない。(2)については、予定通りに実験を進めることができている。(3)についても、微小引張試験の試験数を増やすことはできたが、硬さ試験の結果と相関のある結果が得られていない。取得データ数をより増やす必要がある。イオンの加速エネルギーの検討とそれに伴う照射場の確保が必要となるが、確保できなかった。以上から、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の(1)について、装置の不具合が解消したため、電子線照射したタングステンに対して水素チャージを実施し、硬さの変化を調べる実験を進め、遅れを取り戻す。(2)については、予定通りに実験を進めることができており、(1)の実験結果と比較することで、水素による硬化のメカニズム解明に努める。(3)について、微小引張試験において水素チャージによって引張特性が変化しなかったため、試験数を増やすことでより統計的に優れたデータの取得に努める。マイクロピラー圧縮試験を行うために必要なイオンの加速エネルギーを持つ照射場を確保し、実験を行えるように努力する。
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