| 研究課題/領域番号 |
20K03899
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
嶋田 雄介 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20756572)
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| 研究分担者 |
吉田 健太 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10581118)
菱沼 良光 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00322529)
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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 |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 核融合材料 / 三次元組織 / 電子顕微鏡 / 界面 / 核融合炉材料 / マルチスケール組織 / その場観察 / その場加熱観察 / 核融合炉用ダイバータ / 照射欠陥 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
核融合炉ダイバータは耐照射性や除熱性といった機能性をもつ金属バルクをブレージング接合した構造体であるが、その界面は実機環境において高い照射および温度影響下にさらされることから、複雑な組織変化を起こすことが予想される。本研究では、将来的な材料組織学に基づいたダイバータの寿命予測への基礎とすべく、照射欠陥を導入したブレージング接合界面における熱的な組織変化の現象解明を試みる。最終的には界面における照射欠陥を伴う熱的組織変化のナノスケール追跡により異種金属接合材への照射効果を材料組織学的に追求・解明することを目的としている。
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| 研究成果の概要 |
核融合炉ダイバータ材は高温かつ高い中性子影響下に置かれる構造部材である。そのため、高い熱伝導性と耐照射性が必要となることから、タングステンと銅の接合材が候補材料として挙げられている。
本研究では、作製した接合模擬材を作製について構造・照射影響解明のため、材料特性の特異点となる異種金属界面に注目した空間的または時間的な三次元組織解析を実施した。その結果、接合面にはろう材に含まれるニッケルとタングステンの金属間化合物が、界面を被覆するように析出することがわかった。ガリウムイオンで照射ダメージを導入した加熱観察では、300℃程度で欠陥の回復ならびに酸化物表面構造に変化がないことを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題は、核融合炉ダイバータ材における接合組織並びに照射影響について解明を目指したものである。特に、組織解析に空間的・時間的な三次元観察手法を取り入れることで、サブミクロンスケールでの三次元形態や加熱環境下における原子レベルでの構造の時間変化を見出すことに成功している。本成果は、今後の接合材作製におけるプロセス改善のための解析手法として、これら三次元観察が有用であることを示すだけでなく、本研究プロセスそのものが、効率的な核融合材に限らない異種界面を有する材料開発においても有用であると考えられることからも意義のあるものと言える。
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