| 研究課題/領域番号 |
22K04981
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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 |
吉田 健太 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10581118)
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| 研究分担者 |
嶋田 雄介 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20756572)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 電子顕微鏡 / その場 / 格子欠陥 / 腐食 / 転位 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
腐食組織のサブナノ分解能その場観察法を実現し、これを用いて原子炉の安全に直結する構造材料の照射誘起応力腐食割れ機構を解明することを目的とする。ウィークビーム走査型透過電子顕微鏡法に、傾斜角計測機構と自動追尾プログラムを加えた「傾斜追尾型WB-STEM法」を新たに開発し、汚染対策した試料加熱カートリッジを組み合わせることで、世界最高分解能・原子炉駆動温度域での動的計測を達成する。
表面から材料内部まで腐食生成物をサブナノスケールの分解能で定量し、不均一塑性変形帯など実用材料中の複雑なひずみ場が腐食に及ぼす影響解明に微視的なアプローチで挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、不均一塑性変形帯周辺の腐食生成物（サビ）とナノボイド、転位ループを原子炉運転温度域において動的に定量解析する。それにより、不均一塑性変形帯と腐食の複合的影響の有無を可視化し、腐食生成物（サビ）形成に不均一塑性変形帯と加工組織が及ぼす影響を解明することを目的とする。
2023年度には、傾斜追尾型ウィークビーム走査透過電子顕微鏡法」(WB-STEMAT) 用の傾斜計測プログラムおよび自動追尾合成像出力プログラムを開発し、電子顕微鏡のユーザーインターフェースに組み込んだ。
また、その場焼鈍WB-STEMAT計測を低放射化フェライト・マルテンサイト鋼（F82H）に実施することで、腐食生成物（サビ）のサイズ・密度に不均一塑性変形帯と加工組織が及ぼす影響を明らかにした。ラス構造中の不均一塑性変形帯分布や不均一塑性変形帯周辺へのCr原子濃化など腐食因子をWB-STEMAT観察下のミクロなスケールで探索した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初計画通り、傾斜追尾型ウィークビーム走査透過電子顕微鏡法」(WB-STEMAT) 用の傾斜計測プログラムおよび自動追尾合成像出力プログラムを開発し、電子顕微鏡のユーザーインターフェースに組み込むことができた。自動化したWB-STEMAT計測は、既に、国内外の研究者との共同研究に発展している。
転位組織計測の自動化によって、実用原子炉圧力容器鋼の分析も計画以上に効率的に進んでいる。低Cuフェライト・A533Bおよび低放射化フェライト・マルテンサイト鋼（F82H）の中性子照射材中の不均一塑性変形帯分析も完了し、フェライト系ステンレス（SUS430、ベルギーBR-2炉照射材）の分析が始まっている。ラス構造中の不均一塑性変形帯分布や不均一塑性変形帯周辺へのCr原子およびNi原子の濃化、酸化物など腐食因子がWB-STEMAT観察下のミクロなスケールで可視化されつつあるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
照射誘起応力腐食割れの脆化因子を微視的なスケールで解明するために、本研究ではステンレス鋼の中性子照射材の確保と微細加工および微細組織観察を必要としている。最終年度2024年度には、フェライト系ステンレスSUS430の動的計測とデータ解析を完了する。さらに、国内の原子力材料研究者と連携してSUS３１６Lなど、より耐腐食性能の高いオーステナイト系ステンレス鋼の中性子照射材の確保と予備的WB-STEM観察を実施する。
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