軽水炉材料健全性評価に資する照射後焼鈍での動的回復による熱活性化過程の研究

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04984
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 福元 謙一 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (30261506)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 照射後焼鈍回復試験 / ステンレス鋼モデル合金 / 透過型電子顕微鏡 / 等時焼鈍回復 / その場観察

Outline of Annual Research Achievements

原子力構造材料の照射硬化・脆化による健全性評価や寿命予測を、イオン照射材の照射後等時焼鈍を用いた損傷組織回復の組織観察・解析評価により明らかにする。イオン照射した原子力構造材料を用いた広範囲の照射損傷を与える照射条件での照射後焼鈍回復の動的組織観察実験において、イオン照射の不均一損傷組織の特性を活かしたFIB加工断面組織試料による照射後焼鈍『その場』TEM観察手法の構築を行う。
本研究ではイオン照射した軽水炉材料に対して照射後等時焼鈍下でのTEM内『その場』観察による損傷組織変化やその動的回復について明らかにする。
Fe-Mn-Si合金およびステンレス鋼モデル合金（Fe-Ni-CrおよびFe-Ni-Si合金）に対し低温照射実験を行い、照射材をFIBにより断面組織試料を作製してTEM観察した。その組織観察から照射欠陥集合体の組織情報を取得した。この成果を用いてFIB加工試料を用いた加熱試験による動的回復実験に今後発展させてゆく。
ステンレス鋼モデル合金においては、先行研究で行ったイオン照射後に行ったAPT観察では母材のFe、Cr、Niでは見られない元素の局所的な偏りがSiで確認された。本研究で行った超微小硬度試験においてSi添加材は無添加材よりも大きな照射硬化が見られた。損傷組織および照射硬化量の結果としてTEM観察で得られた照射欠陥密度・直径、超微小硬度試験で得られた照射硬化量、APT観察で得られたクラスタ密度・直径が得られ、この結果からオロワン式を用いた解析を行い、TEM観察組織とSi偏析物の障害物強度の算出を行った。これらの結果により各欠陥集合体の障害強度因子について求め以前の結果と良い一致を示したことを確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

２０２２年度に透過型電子顕微鏡の故障による実験計画の遅れが生じた。原状復帰しているが実験計画に大きな遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

実験機器の復旧により当初計画していた「ステンレス鋼のNi-Si溶質原子クラスター挙動及びフランクループへのSi溶質原子偏析挙動」に関する研究に早期に着手する。具体的には「イオン照射した軽水炉材料ステンレス鋼モデル合金に対して照射後等時焼鈍下でのTEM内『その場』観察による損傷組織変化やその動的回復」に関する研究を優先的に進め、手法を確立した後で軽水炉圧力容器鋼モデル合金の研究を進める予定である。