| 研究課題/領域番号 |
14550654
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
金属物性
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
小野 興太郎 島根大学, 総合理工学部, 教授 (40106795)
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| 研究分担者 |
宮本 光貴 島根大学, 総合理工学部, 助手 (80379693)
荒河 一渡 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 助手 (30294367)
北條 喜一 日本原子力研究所, 極限物性研, 室長
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 照射損傷 / ヘリウムバブル / 電子顕微鏡その場観察 / 核融合炉材料 / Fe、Fe-Cr alloy / Cu / Cu5 / Fe / Au / ヘリウム / 電子顕微鏡 / Fe-Cr合金 |
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| 研究概要 |
(1)バブルの動的挙動をセンサーとしたカスケード損傷効果の研究
あらかじめヘリウムバブルを導入した、Cu、Au、Si、Fe、Fe-9Cr合金等の試料に、100-400keV自己イオンを照射したときの、バブルの動的挙動をその場観察した。その結果、バブルの挙動は、温度範囲によって分けられ、自己拡散の起こるような高温領域では、熱的な揺らぎによるブラウン運動、中間温度域では、カスケード損傷効果と熱的効果の重畳した比較的長距離の間歇的運動の誘起、比較的低温域では、カスケード損傷効果とバブルとの直接的相互作用による極短範囲の間歇的運動の誘起が起こることが分かった。高温域でのブラウン運動は、自己イオン照射下ではカスケード損傷により大半のバブルの移動度が抑制されるが、促進されるバブルもあった。運動の抑制は原子空孔の吸収によるもので、促進は直接的相互作用によるものと考えられる。中間温度域では、形成された格子間原子型転位ループに沿ったバブルの間歇的運動が観察された。刃状転位に沿ってバブルは容易に運動できることが分かった。一方低温域では、実験結果とTRIMコードによるカスケードサイズ・密度との比較から、サブカスケードとバブルとの直接的相互作用により間歇的移動が誘起されるものと考えられる。
(2)バブルと転位との相互作用と転位ループの一次元運動
バブルと転位との相互作用は強く、Cu中のヘリウムバブルが転位線に沿った方向だけでなく、二次限的な熱揺動運動を容易にすることができることを見出した。バブルは、転位歪場のセンサーとしても利用できる。Fe中の微小1/2<111>格子間原子型転位ループの挙動を電子線照射下および焼鈍下でTEM観察し、そのBurgersベクトルが他の1/2<111>または<100>へ自発変化する様子をそれぞれループの移動方向の変化および電子顕微鏡像の変化から捉えた。さらにその実現の可能性及び要因を古典MDの計算によって検討した。Fe-9Cr[合金では、Crのループ周囲への偏析効果により一次元運動が抑制された。しかし、低温では、Crは微小なルーブの密度を高める効果があり、ループ同士の相互作用によって一次元運動が誘起される可能性が示唆された。
(3)Fe、Fe-Crフェライト合金からのヘリウムの熱放出特性と内部組織変化の相関
FeおよびFe-Crフェライト合金に注入したヘリウムの定速昇温にともなう熱離脱特性と内部観察を対比させて、ヘリウムの照射欠陥での捕獲、離脱機構を調べた。1000℃までの登温で5個の放出ピークが観察され、内部組織の変化とよく対応していることが判明した。低温側では主に転位ループに捕獲されたヘリウムの捕獲サイト消滅にともなう放出、高温側ではヘリウムバブルの移動による放出、そしてガンマ相変態にともなう放出であることが明らかになった。Fe-9Cr合金では、Crの転位やバブル表面への偏析により、これらの放出ピークを高温側へシフトさせることが分かった。
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