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陽電子消滅法と昇温脱離分析による原子力材料中の水素-空孔型欠陥相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03517
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子力学
研究機関東北大学

研究代表者

外山 健  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50510129)

研究分担者 大澤 一人  九州大学, 応用力学研究所, 助教 (90253541)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワード陽電子消滅法 / 中性子照射 / 電子線照射 / 昇温脱離分析 / 水素捕獲 / 陽電子消滅 / 空孔型欠陥 / 照射欠陥 / 昇温脱離測定 / 原子力エネルギー / 水素 / 金属物性 / 格子欠陥
研究成果の概要

陽電子消滅法と昇温脱離分析によって、照射されたタングステン中の照射欠陥への重水素捕獲を観察した。純粋なタングステンを電子線照射または中性子照射し、照射後焼鈍を真空中または重水素ガス中で行った。重水素ガス中で焼鈍された試料の陽電子寿命は真空中で焼鈍された場合よりも短いことから、照射欠陥への重水素捕獲が示唆された。このことは、同時計数ドップラー広がり測定によって陽電子が重水素の電子と消滅することを直接観察することによって示された。
照射欠陥への水素同位体捕獲を陽電子消滅法によって明確に示したものであり、今後空孔型欠陥と水素との相互作用をより定量的に解明することにつながることが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水素脆化は広い学問分野にまたがる学際的な課題であり、これまでに多くの研究が行われてきた。本研究は、実験手法および理論計算の最近の進歩をもとに水素-空孔型欠陥の相互作用に焦点を当てるものであり、水素脆化研究において水素拡散・捕獲プロセスをより良く理解するための材料科学からの知見を与える。原子力材料の劣化機構解明につながるのみならず、材料科学的にも大きな意義がある研究である。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] SCK/CEN(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] SCK/CEN(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of neutron flux on irradiation-induced hardening and defects in RPV steels studied by positron annihilation spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      T. Toyama, T. Yamamoto, N. Ebisawa, K. Inoue, Y. Nagai, G. R. Odette
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 532 ページ: 152041-152041

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2020.152041

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stable structure of hydrogen atoms trapped in tungsten divacancy2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ohsawa, T. Toyama, Y. Hatano, M. Yamaguchi, H. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 527 ページ: 151825-151825

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2019.151825

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defect characterization, mechanical and thermal property evaluation in CVD-W after low-dose neutron irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Xiaoou、Zhang Lei、Han Wentuo、Chen Jiao、Liu Pingping、Lv Yanwei、Song Jiupeng、Xue Luwei、Geng Diancheng、Yoshida Kenta、Toyama Takeshi、Zhan Qian、Wan Farong、Ohnuki Somei、Nagai Yasuyoshi
    • 雑誌名

      International Journal of Refractory Metals and Hard Materials

      巻: 85 ページ: 105004-105004

    • DOI

      10.1016/j.ijrmhm.2019.105004

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamics evaluation of hydrogen isotope behavior in tungsten simulating damage distribution2019

    • 著者名/発表者名
      Moeko Nakata, Keisuke Azuma, Akihiro Togari, Qilai Zhou, Mingzhong Zhao, Takeshi Toyama, Yuji Hatano, Naoaki Yoshida, Hideo Watanabe, Masashi Shimada, Dean Buchenauer, Yasuhisa Oya
    • 雑誌名

      Fusion Engineering and Design

      巻: 146 ページ: 2096-2096

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2019.03.114

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 陽電子消滅法で調べたタングステン中の照射欠陥への重水素捕獲2019

    • 著者名/発表者名
      外山健 網恭平 佐藤紘一 Qiu, Xu 井上耕治 永井康介 波多野雄治
    • 雑誌名

      陽電子科学

      巻: 12 ページ: 23-29

    • NAID

      40021833091

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Contribution of irradiation-induced defects to hardening of a low-copper reactor pressure vessel steel2018

    • 著者名/発表者名
      Shimodaira Masaki、Toyama Takeshi、Yoshida Kenta、Inoue Koji、Ebisawa Naoki、Tomura Keiko、Yoshiie Toshimasa、Konstantinovic Milan J.、Gerard Robert、Nagai Yasuyoshi
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 155 ページ: 402-409

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2018.06.015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of neutron irradiation on rhenium cluster formation in tungsten and tungsten-rhenium alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Hwang Taehyun、Hasegawa Akira、Tomura Keiko、Ebisawa Naoki、Toyama Takeshi、Nagai Yasuyoshi、Fukuda Makoto、Miyazawa Takeshi、Tanaka Teruya、Nogami Shuhei
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 507 ページ: 78-86

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2018.04.031

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deuterium trapping at vacancy clusters in electron/neutron-irradiated tungsten studied by positron annihilation spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Toyama T.、Ami K.、Inoue K.、Nagai Y.、Sato K.、Xu Q.、Hatano Y.
    • 雑誌名

      J. Nucl. Mater.

      巻: 499 ページ: 464-470

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2017.11.022

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The damage depth profile effect on hydrogen isotope retention behavior in heavy ion irradiated tungsten2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita, Hiroe Uemura, Yuki Sakurada, Shodai Azuma, Keisuke Zhou, Qilai Toyama, Takeshi Yoshida, Naoaki Hatano, Yuji Chikada, Takumi Oya, Yasuhisa
    • 雑誌名

      FUSION ENGINEERING AND DESIGN

      巻: 125 ページ: 468-472

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2017.05.141

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 電子線照射W-X合金(X = Mo, Ta, Re)中の照射欠陥形成に対する添加元素効果2020

    • 著者名/発表者名
      外山健, 波多野雄治, Zhao Can, 井上耕治, 薮内敦, 木野村淳, 永井康介
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 中性子照射タングステンの水素同位体吸収・放出の動力学2019

    • 著者名/発表者名
      外山 健 , 矢嶋 美幸 , 大野 哲靖 , 桒原 竜弥 , V. Kh Alimov , 波多野 雄治
    • 学会等名
      第36回 プラズマ・核融合学会 年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deuterium trapping at irradiation-induced defects in tungsten stdied by positron annihilation spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      T. Toyama, K. Ami, K. Inoue, Y. Nagai, K. Sato, Q. Xu, Y. Hatano
    • 学会等名
      4th International Workshop on Models and Data for Plasma-Material Interaction in Fusion Devices
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultra-fine defects in a neutron-irradiated Reactor Pressure Vessel steel studied by positron annihilation spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Toyama, M. Shimodaira, K. Yoshida, K. Inoue, Y. Nagai, M. J. Konstantinovic, R. Gerard
    • 学会等名
      ICPA-18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 陽電子消滅法で調べた原子炉圧力容器鋼監視試験片中で照射初期に形成する微小欠陥2018

    • 著者名/発表者名
      外山 健、吉田 健太、下平 昌樹、 井上 耕治、永井 康介、Milan Konstantinovic、Robert Gerard
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 陽電子消滅法で調べた照射初期に形成する微小欠陥2018

    • 著者名/発表者名
      外山 健、吉田 健太、下平 昌樹、 井上 耕治、永井 康介、Milan Konstantinovic、Robert Gerard
    • 学会等名
      日本アイソトープ協会研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Deuterium trapping at vacancy clusters in neutron-irradiated tungsten studied by positron annihilation spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      T. Toyama, K. Inoue, Y. Nagai, K. Ami, Y. Hatano
    • 学会等名
      Positron Study on Defects
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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