| 研究課題/領域番号 |
18K04997
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| 研究機関 | 八戸工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
古谷 一幸 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70354660)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 照射効果 / 核燃料デブリ / 炭化ホウ素 / ヘリウム注入 / 転位ループ / キャビティー |
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| 研究実績の概要 |
室温でヘリウムイオンを100～数千appm規模まで注入した炭化ホウ素に対し、真空焼鈍熱処理を施すための検討を行った。316Lオーステナイトステンレス鋼におけるこれまでの実績より、650℃（0.5Tm）以上の熱処理温度でクラスタサイズが有意に大きくなることが明らかとなっている。また、キャビティーについてはより高温（0.8Tm程度以上）で成長し始めることが明らかとなっていることから、炭化ホウ素についても同様のことが言えるのであれば、0.75～0.8Tm程度の熱処理温度を狙うのが妥当と推察される。しかし、炭化ボロンの融点は約3000Kであり、熱処理温度は2250～2400K（1977～2127℃）となるため、加熱装置のスペック等の問題との兼ね合いから、初歩的検討下における最高熱処理温度は1800℃とした。なお、熱処理中に炭化ボロンが他の物質と反応するのを避ける為、タングステントレーの上に炭化ケイ素、あるいはジルコニア、タンタルなどを置き、その上に炭化ホウ素を置くなどの措置が必要と考えられる。また、熱処理の雰囲気は真空（10^4Pa台以下）もしくは高純度アルゴン（G3グレード以上）とする。以下の様な行程で段階的に検討を進めることとした。
(i)照射材に対する透過型電子顕微鏡観察を行い、非照射材と比較
(ii)1100℃程度で熱処理し、(i)と比較（転位ループや格子間原子クラスタが観察されるかどうか判別）
(iii)1600℃で10000秒の熱処理を施し組織観察（キャビティーが観察できる可能性を判定）
(iv)(iii)でキャビティーが観察可能と判定できれば、1800℃で10時間程度の熱処理を施し組織観察
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究の目的の一つは、ヘリウム注入された炭化ホウ素の転位ループやキャビティーの、焼鈍後の挙動を明らかにすることである。このためには2000℃を超える高温で加熱可能な真空炉の使用が理想であるが、研究代表者等は所有しておらず、他の研究組織が所有する炉の使用に至るまで時間を要した。このため、当初予定の進捗よりやや遅れる結果となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の目的の一つは、ヘリウム注入された炭化ホウ素の転位ループやキャビティーの、焼鈍後の挙動を明らかにすることである。このためには2000℃を超える高温で加熱可能な真空炉の使用が理想であるが、現状では炉のスペックやマシンタイムの制限等の問題もあり、最高加熱温度は当座1800℃としている。令和5年度に予定している予備検討の結果、加熱温度不足と判断される場合、更に高温で加熱可能な炉の手配が可能かどうかが研究を遂行していく上での大きな課題となる。課題解決のための方策として、例えば物質・材料研究機構にはそのような超高温真空炉があるため、そことの共同研究等が考えられる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度も新型コロナウイルスの流行により研究活動が強く制限されたため。来年度の研究活動に対する新型コロナウイルスの影響が軽微であると仮定した場合、全額使用可能と思われる。
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