2023 Fiscal Year Annual Research Report
Synergistic effect of hydrogen on irradiation damage at metal/oxide interface
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22H02002
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 弘亨 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40343925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
叶野 翔 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (00742199)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 酸化物分散強化鋼 / ラーベス相 / 照射誘起非晶質化 / イオン照射 / 透過電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは照射その場観察法等により金属材料の強化因子であるナノ粒子の不安定化や過飽和溶質原子の析出など、新たな照射誘起型固相反応現象を見出してきた。これは、照射環境においてプラント構造材料の強度劣化につながる可能性があり、原子炉構造材料や原子燃料被覆管材料、核融合炉構造材料の健全性評価にとって重要な現象となり得る。本研究では、鉄鋼およびZr合金中の材料強化因子に対する照射影響を調査することとした。
鉄鋼中の酸化物ナノ粒子の照射下挙動は、酸化物自体の照射効果に加えて、母相及び母相との界面の影響が重畳したものとなっていると考えられる。そこで、機構解明のため酸化物のバルク材の照射効果を明らかにした。酸化物バルク材を合成し、高温イオン照射を行い、集束イオンビーム加工装置を用いて試料を作製し、断面TEM観察を行った。そして表面近傍では損傷量があるしきい値を超えると非晶質化し、一方でイオンの飛程近傍では非照射領域（規則相）からのエピタキシャル成長が生じ、継続照射により不規則相化することが明らかになった。現在温度依存性や照射量依存性を調査中である。
次に、鉄鋼やZr合金中に形成される規則合金相（Laves相）を対象としてそのイオン照射効果を明らかにした。前項同様にW系Laves相を合成し、高温水素イオン照射及び断面TEM観察を行った。そしてイオン照射誘起非晶質化の温度依存性を明らかにし、高分解能電子顕微鏡観察からW原子の格子位置の変化が非晶質化と結晶化にとって重要な因子となることを明らかにした。
これ以外にも酸化物分散強化鋼のイオン照射断面観察実験及びジルコニウム合金中金属間化合物のイオン照射実験を実施している。これらの成果については原子力学会、金属学会での発表、並びに投稿論文3報として報告している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
イオン照射断面観察により、非照射領域からの影響による結晶化現象が生じるということを初めて明らかにすることができた。これは既往研究や当初計画では期待していなかった新規の現象であり、計画以上の進捗であると評価する。現在は、この現象の他材料への拡張と機構の解明に現在取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ODS鋼については照射影響の硬度-組織相関について、特に照射量の関数として整理することを目指す。またZr合金では、内在するZr-Cr系の析出物の照射影響と水
素影響を明らかにする方針である。現時点ではそれぞれの装置は順調に稼働しており特段の懸念事項は無い。
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