| 研究課題/領域番号 |
19K22153
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 (2021)
長岡技術科学大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
村上 健太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50635000)
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| 研究分担者 |
寺内 誠 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 敦賀総合研究開発センター, リーダー (40838992)
CHEN DONGYUE 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (10816028)
岩田 憲幸 久留米工業高等専門学校, 材料システム工学科, 教授 (40397534)
関村 直人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10183055)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 原子力材料 / 照射欠陥 / アトムプローブ / 照射損傷 / イオンビーム / 原子力工学 / 格子欠陥 / 原子力材料・核燃料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
3DAPでは、針状の試料に高周波パルス電圧を加えることで試料表面の原子を一つずつ電界蒸発させて、二次元＋時間の三次元情報とTime of Flight法による原子の質量数から、三次元の原子マップを再構成する手法である。
原理上、試料の方位によって分解能の意味合いが違っているので、あらかじめ結晶方位を特定してからFIBで試料作製し、どの原子面から飛び出した原子かを分類する。さらに試料の方向に合わせて、探索したいナノ組織の形状に合わせて、異方性を考慮した探索アルゴリズムを構築する。これらを組み合わせることにより、異方性を持ったナノ組織に適した分析手法を確立する。
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| 研究成果の概要 |
原子炉で使用される構造材料の劣化を評価するための新しい手順を検証しました。三次元アトムプローブトモグラフィー(APT)は、ナノメートルサイズで元素の空間分布を測定できる分析手法ですが、構造材料の分析では、元素の偏りに加えて、結晶方位の情報が重要になります。試料を特定の方向から採取することにより、APTだけを利用した場合でも、ひずみを有する鉄鋼材料であっても試料の結晶方位を同定し、元素偏析の異方性を分析できることを示しました。また、材料中で転位ループを介して複数の元素が集合する現象を観ることに成功しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
APTの誤差の原因となる元素や方位による蒸発率の違いと再構成の最適化に迫ることを目指して研究に着手しましたが、結果的に原子炉構造材料の転位ループへの偏析を分析するのに適したプラクティカルな測定手順を考案できました。
高額装置を使った顕微鏡技術は年々ブラックボックス化しています。今回のプロジェクトは装置開発や共同利用管理に加わっていない一般ユーザの立場から分析手法を見直して、装置の改造等を経ずに希望する分析手法を見出したという点に社会的な意義があります。
研究には国内外の複数の大学・研究機関からの社会人博士学生等も参画し、質の高いユーザとなるための研鑽を積むこともできました。
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