耐照射構造材料モデル金属における欠陥蓄積過程の先進電子顕微鏡法による研究

• 研究課題/領域番号: 24360395
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 荒河 一渡 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30294367)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2012年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
• キーワード: 照射損傷 / 格子欠陥 / 電子顕微鏡 / 核融合炉 / 原子炉 / 転位 / カスケード衝突 / タングステン / 点欠陥

研究成果の概要

原子炉・核融合炉構造材料の劣化の主要因は、中性子照射による格子欠陥の蓄積である。従って、欠陥蓄積過程をその素過程である個々の欠陥の生成と移動および欠陥同士の反応にまで遡って明らかにし、欠陥蓄積過程の全容を解明できれば、あらゆる照射条件における炉材料の正確な寿命予測に役立つと考えられる。
本研究では、耐照射構造材料の比較的単純なモデル金属を対象として、超高圧電子顕微鏡およびイオン加速器結合型電子顕微鏡を駆使して、ナノサイズ欠陥および原子サイズの点欠陥の構造と挙動に関する新たな知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] High Temperature Annealing of Ion Irradiated Tungsten (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Ferroni, X. Yi, K. Arakawa, S. Fitzgerald, P.D. Edmondson, and S.G. Roberts
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 90 ページ: 380-393
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2015.01.067
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Dense Dislocation Structure Formed in Repetitive Femtosecond Laser-Driven Shock-Loaded Iron (in Japanese) (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, T. Sano, T. Tsukada, K. Arakawa, and A. Hirose
  • 雑誌名: Journal of Japan Laser Processing Society 巻: 22 ページ: 46-51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond laser-driven shock-induced dislocation structures in iron (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, T. Sano, K. Arakawa, O. Sakata, H. Tajiri, and A. Hirose
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 7 号: 12 ページ: 122704-122704
  • DOI: 10.7567/apex.7.122704
  • NAID: 210000137332
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dislocation structure produced by an ultrashort shock pulse (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, T. Sano, K. Arakawa, and A. Hirose
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 116 号: 18 ページ: 183506-183506
  • DOI: 10.1063/1.4901928
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] One-Dimensional Glide Motion of “Naked” Nanoscale 1/2<111> Prismatic Dislocation Loops in Iron (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa, T. Amino, M. Isshiki, K. Mimura, M. Uchikoshi, and H. Mori
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 54 号: 10 ページ: 2421-2424
  • DOI: 10.2355/isijinternational.54.2421
  • NAID: 130004713339
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multiple-shocks induced nanocrystallization in iron (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Matsuda, Tomokazu Sano, Kazuto Arakawa, and Akio Hirose
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 105 号: 2 ページ: 021902-021902
  • DOI: 10.1063/1.4890389
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Precipitated Helium, Deuterium or Alloy Elements on Glissile Motion of Dislocation Loops in Fe-9Cr-2W Ferritic Alloy (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ono, M. Miyamoto, K. Arakawa, S. Matsumoto, F. Kudo
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 455 号: 1-3 ページ: 162-166
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.05.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial ordering of nano-dislocation loops in ion-irradiated materials (2014)
  • 著者名/発表者名: S.L. Dudarev, K. Arakawa, X. Yi, Z. Yao, M.L. Jenkins, M.R. Gilbert, P.M. Derlete
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 455 号: 1-3 ページ: 16-20
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2014.02.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高純度金属を用いた格子欠陥の挙動に関する研究 (依頼解説) (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 雑誌名: 金属 巻: 84 ページ: 18-24
• [雑誌論文] Lorentzian-like image blur of gold nanoparticles on thick amorphous silicon films in ultra-high-voltage transmission electron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oshima, R. Nishi, K. Asayama, K. Arakawa, K. Yoshida, T. Sakata, E. Taguchi and H. Yasuda
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 62 号: 5 ページ: 521-531
  • DOI: 10.1093/jmicro/dft031
  • NAID: 40021302068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection and In Situ Switching of Unreversed Interfacial Antiferromagnetic Spins in a Perpendicular-Exchange-Biased System (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiratsuchi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 109 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.077202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond Laser-Driven Shock Synthesis of High-Pressure Structure of Silicon (in Tacanese) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujino, et al.
  • 雑誌名: Journal of Japan Laser Processing Society 巻: 19 ページ: 54-59
  • 査読あり
• [学会発表] 水素関連欠陥ダイナミクスのTEM観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本金属学会2015年春期大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Studies on Dynamics of Single Self-Interstitial Atoms in Tungsten using HVEM (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa, T. Amino, H. Mori
  • 学会等名: MRS 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] 銅中の水素関連キャビティの構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田佳大, 保田英洋, 森博太郎, 荒井重勇, 田中信夫, 深井有, 荒河一渡
  • 学会等名: 日本金属学会春期講演大会 (第155 回)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] タングステンのセルフイオン照射による転位ループの形成過程 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長澤良太, Brigitte Décamps, Erwan Oliviero, Estelle Meslin, Francois Willaime, 石野栞, 保田英洋, 森博太郎, 荒井重勇, 田中信夫, 網野岳文, 荒河一渡
  • 学会等名: 日本金属学会春期講演大会 (第155 回)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] [9]Studies on Dynamics of Small Defects in Metals using in-situ TEM (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: Seminar
  • 発表場所: KTH, Sweden
  • 年月日: 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ転位の一次元すべり拡散における量子効果の検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡, 山田哲也, Cosmin Marinica, Laurent Proville, Francois Willaime, 田中信夫, 荒井重勇, 山本悠太, 保田英洋, 森博太郎, 網野岳文
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回学術講演会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-13
• [学会発表] 格子欠陥のその場TEM (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 超高分解能顕微鏡法分科会 第9回研究会 「先端顕微鏡を用いた応用研究」
  • 発表場所: 東京八重洲ホール（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] 体心立方金属中の自己格子間原子の挙動について (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 反応科学超高圧電子顕微鏡の応用に関する合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] In-situ TEM Study of Dynamics of Dislocation Loops in Fe and Fe-Cr Alloys (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: GETMAT (Generation IV and Transmutation Materials)
  • 発表場所: Park Inn Hotel (Berlin)
  • 招待講演
• [学会発表] 電子顕微鏡その場観察による微小格子欠陥のダイナミクスの抽出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第57回シンポジウム「顕微鏡法の次世代への継承」
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター（名古屋）
  • 招待講演
• [学会発表] 超高圧電子顕微鏡の材料応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 様々な極微イメージング技術研究部会 第1回研究会
  • 発表場所: 九州大学（福岡）
  • 招待講演
• [学会発表] 透過型電子顕微鏡法による金属中の照射欠陥の挙動に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 照射研究セミナー
  • 発表場所: 電力中央研究所（狛江）
  • 招待講演
• [学会発表] 自己格子間原子の集合体は原子空孔を常に吸収し得るか? (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡、網野岳文、田中信夫、荒井重現
  • 学会等名: 日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 東京理科大学、東京
• [学会発表] 超高圧電子顕微鏡による金属における自己格子間原子のダイナミクスの抽出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 大阪大学超高圧電子顕微鏡センター、材料系共同利用研究報告会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-20
• [学会発表] 金属中の格子欠陥の基礎とTEMによる欠陥ダイナミクスの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: レーザー学会、レーザー衝撃科学の基礎と応用
  • 発表場所: 浜松ホトニクス東京支店、東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] Detection of Point-Defect Dynamics in Metals using High-Voltage Electron Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Arakawa
  • 学会等名: セミナー
  • 発表場所: CEA-Saclay, France
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] 水素関連欠陥のダイナミクスのTEM観察一水素誘起空孔の生成と拡散促進効果- (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 水素量子アトミクス研究会
  • 発表場所: KEK、つくば(招待講演)
• [学会発表] 超高圧電子顕微鏡による金属中の自己格子間原子の移動次元の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡、網野岳文、森博太郎
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場、つくば
• [学会発表] Auにおける自己格子間原子の構造 : ダンベルかクラウディオンか? (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡、長憚良太、網野岳文、森博太郎
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大学、松山
• [学会発表] Recent Studies on Elementary Processes of Radiation Damage using in-situ TEM (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Arakawa, Takafumi Amino, Hirotaro Mori
  • 学会等名: MRS Fall Meeting 2012, Materials under Extremes : from Fundamentals to Component Behavior
  • 発表場所: Boston, MA, USA(招待讒演)
• [備考] 荒河一渡 研究室
  • URL: http://tem-defect.jp/
• [備考] 荒河一渡 研究室
  • URL: http://tem-defect.jp/
• [備考]
  • URL: http://tem-defect.jp/KAKEN/index.html