2012 Fiscal Year Annual Research Report
耐照射構造材料モデル金属における欠陥蓄積過程の先進電子顕微鏡法による研究
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24360395
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
荒河 一渡 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (30294367)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 照射損傷 / 格子欠陥 / 電子顕微鏡 / タングステン / 核融合炉 / 原子炉 / 転位 / 点欠陥 |
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| Research Abstract |
原子炉・核融合炉構造材料の劣化の主要因は、中性子照射による格子欠陥の蓄積である。従って、欠陥蓄積過程をその素過程である個々の欠陥の生成と移動および欠陥同士の反応にまで遡って明らかにし、欠陥蓄積過程の全容を解明できれば、あらゆる照射条件における炉材料の正確な寿命予測に役立つと考えられる。本研究では、耐照射構造材料の比較的単純なモデル金属を対象として、先進の電子顕微鏡法を駆使して、(i)本申請者がこれまでに獲得しているナノサイズの欠陥の挙動に関する知見を更に強化し、(ii)サブナノサイズの欠陥に関する知見まで得た上で、(iii)それらの確かな知見を利用して、ナノサイズの欠陥の蓄積過程から電子顕微鏡では直接は見えない原子サイズの点欠陥の挙動を抽出し、(iv)衝突カスケードの構造までも解明することを目的とする。
本年度は、高純度タングステンにおいて、転位ループの一次元すべり移動に及ぼす照射場の影響に関する新たな知見を得ることに成功した。転位ループの導入には超高圧電子顕微鏡(大阪大学)による高エネルギー電子照射を用いた。転位ループの導入と同時に、原子空孔もあわせて導入した。転位ループは、不照射下では常温でも試料中に分散した不純物原子にトラップされ、静止し続ける。この試料に対し、汎用電子顕微鏡および超高圧電子顕微鏡を用いて、加速電圧100～2000kV、照射強度5×10^<22>～2×10^<24>e/m^2s、照射温度14-300Kの温度範囲(この温度範囲では、原子空孔の熱的な移動は起こらない)で重畳電子照射を行い、転位ループの挙動をその場観測した。その結果、転位ループは、重畳照射によって、転位ループをトラップしている不純物原子からデトラップされ移動した。デトラップ頻度の照射条件依存性から、次の結論を得た。転位ループのデトラップは、これまでに提案されている直接機構(入射電子が転位ループをトラップしている不純物原子を直接はじき出すことによりデトラップが起こる)に加え、間接機構(転位ループが点欠陥を吸収することによってクライムし、転位ループをトラップしている不純物原子と転位コアの距離が増大することによってデトラップが起こる)によっても起こる。両者の割合は、照射条件に大きく依存する。特に後者の機構は、高照射強度のイオン照射においても無視できないものと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目標の一つは、(i)ナノサイズ欠陥の挙動に関する知見を強化することである。本年度は、本項目において成果が得られた。本研究の残りの目標対象である、(ii)サブナノサイズの欠陥の挙動、(iii)点欠陥の挙動については、実験を順調に遂行している。また、残りの目標対象である(iv)衝突カスケードの構造については、H25年度からフランスJANMIS-Orsay施設の使用許可を得ることが出来きたため、実験を開始できる予定である。これらのことから、研究は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目標は、(i)ナノサイズ欠陥の挙動、(ii)サブナノサイズの欠陥の挙動、(iii)点欠陥の挙動、および(iv)衝突カスケードの構造に関する実験的知見を得ることである。現在、どの項目も順調に進展しており、今後もこれまで通りに研究を遂行する。特に、項目(iv)については、フランスJANNUS-Orsay施設のH25年度の使用許可を得ることができたため実験を開始する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
高純度高融点金属の熱処理に必要な加熱炉の高真空化を図る。このために、設備備品費として1650千円計上する。消耗品費は試料素材購入に充て、147千円を計上する。旅費として、フランスのJANNUS-Orsay施設での実験旅費および成果発表のために850千円を計上する。その他として、論文別刷り代に50千円を計上する。繰越金97,482円は、H24年度当初の消耗品購入見込みのずれにより生じた。これは、H25年度の消耗品購入に充てる。
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Research Products
(12 results)
