| 研究課題/領域番号 |
20H02661
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分31010:原子力工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
外山 健 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50510129)
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| 研究分担者 |
秋山 英二 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70231834)
波多野 雄治 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (80218487)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 中性子照射 / 照射欠陥 / 水素 / 陽電子消滅 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鉄－クロム系フェライト鋼は、現行軽水炉のみならず次世代炉や核融合炉でも期待される材料である。これら炉での実使用環境では、材料には照射欠陥に加えて水素も導入される。照射欠陥と水素とは強く相互作用するため、照射組織の形成やそれによる照射劣化に対する水素の影響が指摘されてきたが、詳しいことは分かっていない。本研究では、高温・水素雰囲気での中性子照射方法を開発することにより、中性子照射と水素導入・蓄積との重畳効果を調べ、照射劣化や照射組織の形成・発達に対する水素効果を明らかにしようとする。これにより、フェライト鋼の信頼性向上に寄与することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
鉄－クロム系フェライト鋼は、現行軽水炉のみならず次世代炉や核融合炉でも期待される材料である。これら炉での実使用環境では、材料には照射欠陥に加えて水素も導入されるため、照射組織の形成やそれによる照射劣化に対する水素の影響が指摘されている。そこで、本研究では、高温・水素雰囲気での中性子照射方法を開発することにより、中性子照射と水素導入・蓄積との重畳効果を調べ、照射劣化に対する水素効果を明らかにしようとする。
本研究では、まず、水素ガス雰囲気で中性子照射を行うための照射キャプセルを新たに開発する。それを用いて、プラント供用中に想定される材料中への水素蓄積量を確保しての中性子照射を行い、電子線照射および熱時効の結果とも比較しながら、照射劣化や照射組織の形成・発達に対する水素効果を明らかにする。
今年度は、水素ガス雰囲気で中性子照射を行うための照射キャプセル（試料を格納する容器）の開発を行った。ベルギー王立原子力研究所（SCK CEN）の研究炉であるBR2と共同で、従来の高フラックス照射キャプセルをベースとして、バナジウム水素化物を封入することによって中性子照射中に水素雰囲気となる設計を行った。また、中性子照射用の試料作製も行った。試料の寸法には留意し、中性子照射中の水素拡散長に対して十分に短くなるようにした。さらに、電子線照射および熱時効した試料について、陽電子消滅測定および3次元アトムプローブ測定によるミクロ組織観察を行った。空孔、空孔－水素複合体、空孔クラスター、クロムリッチ相、粒界偏析および粒界欠乏などを観察し、水素捕獲サイトの情報を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
水素雰囲気照射キャプセルの開発は、ベルギーBR2と共同で順調に進んでいる。また、電子線照射試料および熱時効試料を対象とした実験も順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
ベルギーBR2における準備が整い次第、中性子照射を実行する。照射済み試料を東北大学に輸送し、照射後実験を進める。
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