2016 Fiscal Year Annual Research Report
The research of interaction between irradiation defects and dislocation for evaluating mechanical degradation of nuclear structural materials
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26420865
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| Research Institution | University of Fukui |
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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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴土 知明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (60414538)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 転位-ボイド相互作用 / 照射硬化 / 転位チャネリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では材料評価手法としてTEM内引張試験その場観察法により照射により生じる組織要素の硬化因子パラメータの定量評価を行い、損傷発達過程に伴う強度特性変化を予測評価した。
薄膜化したステンレス鋼およびBcc金属の純V、純Feおよび純Moにイオン照射試験を実施してTEM内引張その場観察法を用いて引張変形中の照射欠陥と運動転位の動的相互作用を観察し、キャビティ(ボイド)の障害物強度のサイズ依存性との比較を行い、照射欠陥の障害物強度に関する定義について検討を行った。ボイドの障害物強度は材料因子の影響を受けず、ボイドの径や障害物形状のみに依存する値であることがわかった。
実験研究で得られた転位-ボイド相互作用を明らかにするために、分子動力学(MD)シミュレーションを用いて、BCC純Fe中の刃状転位・らせん転位とボイドの原子レベルの動的反応機構の解析を目的とし、温度と転位接触位置をパラメータとして計算した。刃状転位では温度効果や転位とボイドの接触位置依存性が求められたが、らせん転位はボイドとの反応が生じなかったため実験結果と大きく異なる挙動傾向を示した。このボイドの障害物強度因子によるボイド硬化量予測は今後の軽水炉や高速炉における構造健全性評価において照射損傷モデルによる機械的特性の照射劣化予測研究に信頼性の高いパラメータを提供することで研究の進展に寄与すると考えられる。
軽水炉炉内構造物のステンレス鋼の中性子照射による転位チャンネル形成機構解明のためステンレス鋼中に導入した照射欠陥と転位の相互作用を調べた。転位チャンネル形成場において積層欠陥を含む転位拡張・収縮を繰り返す運動と急激な積層欠陥拡張運動の2つのパターンが観察された。この成果を通してステンレス鋼の照射脆化予測における損傷組織変化と変形挙動の相関則の高精度化に寄与していく。
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