2018 年度研究成果報告書

微小欠陥－元素分布トモグラフィー法による原子炉構造材料の照射劣化機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	16H02446
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
応募区分	一般
研究分野	原子力学
研究機関	東北大学
研究代表者	永井康介東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10302209)
研究分担者	井上耕治東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50344718) 外山健東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50510129) 吉田健太東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10581118) 清水康雄東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40581963) 西山裕孝国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 安全研究・防災支援部門安全研究センター, 研究主席 (60414596) 勝山仁哉国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 安全研究・防災支援部門安全研究センター, 研究主幹 (00403155) 南雲一章東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40719259)
研究協力者	鈴土智明
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	原子炉材料 / 3次元アトムプローブ / 電子顕微鏡 / 3次元トモグラフィー / 劣化機構
研究成果の概要	「微小欠陥－元素分布トモグラフィー法（同一試料に最先端の透過電子顕微鏡(TEM）法と3次元アトムプローブ（3D-AP）法を組み合わせて、照射欠陥構造と不均一な元素分布をサブナノメートルの分解能で3次元空間に同時マッピングする方法）」を開発した。これを用いて原子炉の安全性に直結する構造材料の未だ解明されていない新しい照射劣化機構を見いだした。例えば、圧力容器鋼の照射脆化の主因として、従来考えられていた溶質原子クラスターだけではなく、微小な転位ループも同程度の寄与があることを明らかにした。
自由記述の分野	工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	開発した「微小欠陥－元素分布トモグラフィー法」によって明らかにされた原子炉圧力容器鋼の新たな照射脆化機構は、高経年化原子炉の健全性の予測の信頼性を上げるための極めて重要な情報であり、国民の原子力に対する安全への要求に応えるものである。また、この新手法は、照射欠陥のみならず、一般的な材料中の弱い歪み場しかもたない欠陥と、その周囲の不均一な元素分布の相関をサブナノメートルスケールで明らかにできる画期的なものであるため、今後、原子力材料に留まらず様々な応用展開が期待される。