2014 Fiscal Year Annual Research Report
先端ナノ組織分析による事故時加熱環境を考慮した原子炉構造材料の劣化機構解明と予測
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24246155
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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) |
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, 講師 (50510129)
清水 康雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40581963)
南雲 一章 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40719259)
西山 裕孝 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 安全研究センター, グループリーダー (60414596)
勝山 仁哉 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 安全研究センター, 研究副主幹 (00403155)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 原子炉構造材料 / 高温環境 / 先端分析手法 / ナノ組織変化 / 圧力容器鋼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島第一原発事故以来、国民の原子力に対する安全への要請は極めて高い。本研究では、従来は想定していない高温環境に原子炉構造材料が曝されたときに材料に生じる変化を最新のナノスケールの分析手法で明らかにし、それが材料の機械的特性等に与える影響を解明し予測することを目的とする。H26年度の成果は以下の通りである。
1.中性子照射試料のナノ組織解析
平成25年度に開始した中性子照射材料のナノ組織解析（陽電子消滅、３次元アトムプローブ、電子顕微鏡等）を継続し、高温環境での照射効果を明らかにした。(1)低合金鋼では、Pの照射促進粒界偏析を定量的に調べ、比較的高濃度のP不純物を含み40年程度以上の稼働に相当する中性子照射量でも、粒界脆化を引き起こす程度の粒界偏析濃度には達していないことがわかった。また、(2)450℃程度の高温に曝された照射材が再び中性子照射された場合、最初の照射に比べてCu不純物の析出が抑制される一方、照射欠陥の形成は促進されるなど、劣化のメカニズムが異なることが明らかになった。(3)肉盛り溶接ステンレス鋼では、δフェライト相におけるNiMnSiクラスター形成の温度依存性を明らかにし、低温側では、従来の熱時効パラメータの予測を超える脆化を示す可能性を明らかにした。
2.機械的特性試験と対応する計算機シミュレーション
平成25年度に引き続き機械的特性試験を行い、中性子照射材料の脆化挙動を定量的に調べ、３次元アトムプローブ等によるミクロ組織変化やナノ硬さ測定の結果と比較した。その結果、例えば、肉盛り溶接ステンレス鋼のδフェライト相では、低温側では従来の熱時効パラメータの予測を超える脆化を示す可能性を明らかにした。さらに、スピノーダル分解に伴う硬化機構を分子動力学シミュレーション等を用いて定量的に明らかにすることができた。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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