先端ナノ材料学による原子炉鉄鋼材料の脆化・劣化機構の解明と制御・予測

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17002009
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系; 工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長谷川 雅幸 東北大学, サイクロトロン・ラジオ・アイソトープセンター, 名誉教授 (80005975)
• 研究分担者: 永井 康介 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10302209) ; 畠山 賢彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30375109) ; 外山 健 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50510129) ; 松川 義孝 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70566356)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 原子炉圧力容器 / 照射脆化 / 陽電子消滅 / 3次元アトムプローブ

研究概要

最先端の陽電子消滅法と3次元アトムプローブ法を組み合わせ、原子炉圧力容器の監視試験片や材料試験炉で加速照射したモデル合金試料で起こっているナノ組織変化、例えば、照射劣化の主因である溶質原子クラスター(Cuナノ析出物やMnNiSiクラスターなど)、照射欠陥や不純物粒界偏析の発達を明らかにした。またこれらが機械的性質に与える効果を調べることにより、照射劣化の制御に関する提案を行い、制御のための重要な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of chemical composition and dose on microstructure evolution and hardening of neutron irradiated reactor pressure vessel steels (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Takeuchi, A. Kuramoto, J. Kameda, T. Toyama, Y. Nagai, M. Hasegawa, T. Ohkubo, T. Yoshiie, Y. Nishiyama, K. Onizawa
  • 雑誌名: J. Nucl. Mater. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of the Frank-Bilby equation for calculating misfit dislocation arrays in interfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: J.B. Yang, Y. Nagai, M. Hasegawa
  • 雑誌名: Scripta Mater. 62 ページ: 458-461
  • 査読あり
• [雑誌論文] A crystallographic model of fcc/bcc martensitic nucleation and growth (2010)
  • 著者名/発表者名: J.B. Yang, Z.G. Yang, Y. Nagai, M. Hasegawa
  • 雑誌名: Acta Mater. 58 ページ: 1599-1606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positron annihilation studies of the interaction between oxygen impurities and nanovoids in neutron-irradiated vanadium (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. Tang, T. Rewcharoon, Y. Nagai, M. Hasegawa
  • 雑誌名: Acta Mater. 58 ページ: 1868-1875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic scale modeling of {110} twist grain boundaries in α-iron: Structure and energy Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: J.B. Yang, Y. Nagai, M. Hasegawa, Yu.N. Osetsky
  • 雑誌名: Phil. Mag. 90 ページ: 991-1000
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactions between Fermi surfaces and Brillouin zone boundaries and phase stability of embedded metallic nanoparticles (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, T. Toyama, Z. Tang, K. Inoue, T.Chiba, M. Hasegawa, S. Hirosawa, T. Sato
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 79 ページ: 201405-1～4(R)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape deformation by moving a glissile interface with one set of misfit dislocations (2009)
  • 著者名/発表者名: J. B. Yang, Z. G. Yang, Y. Nagai, M. Hasegawa
  • 雑誌名: Phil. Mag. Lett. 89 ページ: 605-613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantization of the Frank-Bilby equation for misfit dislocation arrays in interfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: J.B. Yang, Y. Nagai, Z.G. Yang, M. Hasegawa
  • 雑誌名: Acta Mater. 57 ページ: 4874-4881
  • 査読あり
• [雑誌論文] 陽電子量子ドット閉じ込めを利用したFe中Cuナノ析出物の寸法評価法の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 外山健、永井康介、唐政、井上耕治、千葉利信、長谷川雅幸、大久保忠勝、宝野和博
  • 雑誌名: 鉄と鋼 95 ページ: 118-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size-Dependent Momentum Smearing Effect of Positron Annihilation Radiation in Embedded Nano Cu Clusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Z . Tang, T. Toyama, Y. Nagai, K. Inoue, Z. Q. Zhu, M. Hasegawa
  • 雑誌名: J. Phys. 20 ページ: 445203-1~5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanostructural evolution in surveillance test specimens of commercial nuclear reactor pressure vessel studied br three dimensional atom prove and positron annihilation (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Toyama, Y. Nagai, Z. Tang, M. Hasegawa, A. Almazouzi, E. vav Walle, R. Gerard
  • 雑誌名: Acta Mater. 55 ページ: 6852-6860
  • 査読あり
• [雑誌論文] 最新のナノ組織解析技術による脆化機構の解明 -陽電子消滅法と3次元アトムプローブによる監視試験片の解析- (2007)
  • 著者名/発表者名: 永井康介、外山健、長谷川雅幸
  • 雑誌名: 金属 77 ページ: 1333 - 1338
• [雑誌論文] Phil. Mag. (2005)
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa, Z. Tang, Y. Nagai, T. Chiba, E. Kuramoto, M. Takaneka
  • 雑誌名: Irradiation Induced Vacancy and Cu Aggregations in Fe-Cu Model Alloys of Reactor Pressure Vessel Steels: State-of-the-Art Positron Annihilation Spectroscopy 85 ページ: 467-478
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phys. Rev. Lett. (2005)
  • 著者名/発表者名: Z . Tang, Y. Nagai, K. Inoue, T. Toyama, T. Chiba, M. Saito, M. Hasegawa
  • 雑誌名: Self-energy correction to momentum-density distribution of a positron-electron pair 94 ページ: 106402-1～4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic of irradiation-induced Cu precipitation in nuclear reactor pressure vessel steels (2005)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, T. Toyama, Y. Nishiyama, M. Suzuki, Z. Tang, M. Hasegawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 87 ページ: 261920-1～3
  • 査読あり
• [学会発表] ナノ構造変化の解明に基づいた原子炉材料の劣化予測の重要性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永井康介
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] Positron and the Other Methods for Nasnostructural Studies of Nuclear Reactor Materials (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa, Y. Nagai, T. Toyama, K. Inoue, Z. Tang, J. Yang, A. Almazouzi, E. Van Walle, R. Gerard, Y. Nishiyama, M. Suzuki, T. Ohkubo
  • 学会等名: ICPA-15
  • 発表場所: Kolkata, India.
  • 年月日: 2009-01-22
• [学会発表] 3D-AP Analysis Coupled with PAS Measurements for Nano-clusters Observation in RPV Steels and Their Model Alloys (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, T. Toyama, A. Almazouzi, M. Hasegawa, E. van Walle, R. Gerard
  • 学会等名: MRS 2008 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA.
  • 年月日: 2008-12-01
• [学会発表] Electron Momentum-Density Distributions of Cu Precipitates in Fe-Cu Alloys: A Quantum Size Effect in Momentum Spaces (2008)
  • 著者名/発表者名: Z. Tang, T. Toyama, Y. Nagai, K. Inoue, T. Ohkubo, M. Hasegawa
  • 学会等名: Int. Workshop on Positron Studies of Defects (PSD-8)
  • 発表場所: Praha, Czech Republic.
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Combination of Positron Annihilation and Three-dimensional Atom Probe for Detects and Materials Studies (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, T. Toyama, A. Almazozuzi, Z. Tang, K. Inoue, K. Takadate, H. Ohkubo, M. Hasegawa, E. van Walle, R. Gerard, H. Sunaga, H. Takizawa
  • 学会等名: Int. Workshop on Positron Studies of Defects (PSD-8)
  • 発表場所: Praha, Czech Republic
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] Positron Diffusion and Trapping: Its Application to Study of Embedded Nano-Particles in Metals (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagai, K. Inoue, A. Tsuto, Z. Tang, M. Hasegawa
  • 学会等名: The 11th Int. Workshop on Slow Positron Beam Techniques for Solids and Surfaces, (SLOPOS-11)
  • 発表場所: Orelean, France
  • 年月日: 2007-07-11
• [学会発表] Positron Annihilation Spectroscopy Experiments and Applications (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai
  • 学会等名: International School on Experimental Quantification of Irradiation Damage(ISQUID) Summer school Auberge de la Ferme
  • 発表場所: Rochehaut, Belgium
  • 年月日: 2006-09-27
• [学会発表] 陽電子消滅法と3次元アトムプローブ法による実機監視試験片の解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 永井康介、外山健、長谷川雅幸、A.Almazouzi、E. van Walle、大久保忠勝、宝野和博
  • 学会等名: 日本金属学会2006年秋期大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2006-09-16
• [学会発表] Electronic structure of embedded metallic nano-clusters (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagai, T. Toyama, Z. Tang, K. Inoue, T. Chiba, M. Hasegawa, S. Hirosawa, T. Sato
  • 学会等名: The 14th International Conference on Positron Annihilation
  • 発表場所: Hamilto, Canada.
  • 年月日: 2006-07-25
• [学会発表] Temperature Dependence of Strengthening by Nano Cu Precipitates in a Thermally Aged Fe-Cu Alloy (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa, Y. Ito, M. Hatakeyama, Y. Nagai, Z. Tang, Y. N. Osetskiy
  • 学会等名: Plasticity 2006
  • 発表場所: Halifax, Canada
  • 年月日: 2006-07-19
• [備考]
  • URL: http://wani.imr.tohoku.ac.jp