| 研究課題/領域番号 |
17H01364
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
長谷川 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (80241545)
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| 研究分担者 |
野上 修平 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00431528)
長坂 琢也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40311203)
谷川 博康 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉材料研究開発部, グループリーダー(定常) (50354668)
外山 健 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50510129)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 核融合炉 / プラズマ対向機器 / 高融点金属材料 / 原子炉照射材 / 照射後試験 / 微細組織変化 |
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| 研究実績の概要 |
原子炉を使ったタングステン材料の中性子照射試験が終了し、照射キャプセルの取り出し、解体および試験片の選別などの工程が米国のオークリッジ国立研究所で順調に進んでいる。照射した試験片の確認とともに、照射後の機械特性評価試験（硬さ測定、引張り試験、微細組織観察等）の計画を立案した。
原子炉での照射期間（3ヶ月）と同じ温度履歴（800℃、1100℃）をもつ試験片の作製を行い、照射の無い条件下における温度履歴による組織変化（回復と再結晶）の挙動を明らかにした。特に今回の標準材である純タングステン材では、800℃では3ヶ月間でも硬さや結晶粒組織変化が生じなかったのに対し、1100℃では3ヶ月間で初期の硬さの回復、再結晶化が進むことを明らかにした。一方合金化などで組織制御した材料では、Kドープ材では1100℃で回復が起こったものの、再結晶は純Wよりも進行が遅く、KドープとRe添加材では再結晶そのものがほとんど起こらなかったことが分かった。最高1100℃までの温度領域における標準材と開発材料における再結晶挙動を明らかにし、国際会議（ICFRM-18)で報告した。
照射中の核変換によるReの発生と照射誘起析出の挙動について、金研大洗施設において、過去の照射材を使って、Reクラスターの形成挙動と微細組織変化、照射硬化との関係を明かにして、国際会議（ICFRM-18、ITC-APF）および国内会議（原子力学会、金属学会等）で発表し、現在J.NuclearMaterialsに投稿中である。
本計画で製作を予定していた、RI管理区域で使用する最高1400℃までの試験が可能な引張り試験機部分を購入し、試験機としての特性を確認した。真空中での高温試験設備を30年度に購入し、合体させて所期の目的の試験機とする準備を整えた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請時の予算を減額されたことで、所期の目的である原子炉で照射し放射化した試料を試験するための高温引張り試験機については、29年度では試験機部分の購入・整備にとどまった。30年度に真空チャンバーと加熱炉を購入することで30年度中の試験機システムの構築は予定どおり完了出来る見込みである。
照射材と同じ熱履歴を持った非照射の材料試験を完了し、照射材の試験データとの比較の元になるデータをほぼ取り終え、学会で発表し、さらに論文投稿にまで進むことが出来たた。現在2回目のreview中である。
原子炉照射材で課題となっていた中性子スペクトルによる核変換元素の生成量の違いに起因する照射誘起偏析の挙動や、それによる照射硬化の挙動についての解析をアトムプローブを用いて行うことができ、はじき出しによる照射欠陥集合体と照射誘起による核変換生成元素であるレニウムやオスミウムの濃化クラスターや析出物の分布を解析可能であることを示し、国際会議や国内学会で報告し、論文として投稿した。現在2回目のReview中である。
米国の原子炉における開発材料の照射は終了し、その後の照射後試験に向けた照射試験片の整理や照射後試験の準備が米国側との打ち合わせにより、順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
30年度においては、29年度に購入した引張り試験機に1400℃までの引張り試験の可能なシステムを合体させて、所期の目標として試験システム作りを完成させ、非照射材の特性評価を行いつつ、RI管理区域内での実際の試験が可能となるように周辺設備の整備を行う。
照射誘起析出と照射硬化の関係について、重イオンや軽イオン照射を使って、はじき出し損傷の形成速度との関係を明かにして、照射欠陥集合体と照射硬化における中性子・荷電粒子照射相関における基礎データの収集を行う。
米国の原子炉で中性子照射した試験片の照射硬化および照射後の引張り特性について、30年度から米国に研究者を派遣し、現地での照射後試験を進めつつ、日本への試験片の輸送の準備を進め、31年度以降に、東北大・金研大洗のホットラボ（RI管理区域）施設における照射後試験が可能になるよう、手続きおよび装置等の整備を進める。
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