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本研究では、核融合炉の炉内機器であるダイバータやブランケットのプラズマ対向壁材料として期待されるタングステンの、核融合炉実機環境での長期信頼性支配因子を解明し、新たなタングステン材料を開発することを目的とした。これまでに得られた知見を基に作製した複数のタングステン材料を対象に、長期信頼性支配因子であると考えられる、等温時効による長時間の熱負荷への耐性と、加速器を利用した粒子線照射による照射耐性の調査を実施した。熱負荷耐性評価においては、1100℃で100時間の熱処理後、純タングステンでは結晶粒径の明確な増加が認められた。その一方、種々の組織制御を施したタングステン材料では結晶粒径の増加が認められず、熱処理前の組織が1100℃で100時間熱処理後にもほぼ維持された。特に、カリウムバブル分散と共にレニウムを固溶添加したタングステン合金の熱処理前後の結晶粒径変化が小さく、純タングステンに比べて高温環境で優れた組織安定性を有し、熱負荷耐性にも優れると期待される結果が得られた。照射耐性評価においては、純タングステン及びタングステン合金に対して自己イオン照射を実施し、照射による硬化挙動を調査した。その結果、照射による硬化抑制にはカリウムバブル分散が有効であり、レニウム添加はタングステンの照射硬化挙動に及ぼす影響がほぼ無いことが明らかになった。本研究で対象としたタングステン材料をプラズマ対向壁として使用した場合の熱負荷環境を模擬した有限要素解析の結果、純タングステンやカリウムバブルを分散した合金の場合は熱負荷の繰返し数の増加に伴うひずみの蓄積が認められた一方、レニウム添加した合金ではそれが抑制される傾向が認められた。したがって、熱負荷と粒子線照射の両者を考慮した場合、カリウムバブル分散とレニウム添加の両者を適用した場合に最もタングステンの信頼性が高くなると期待される結果が得られた。
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