照射下材料中の非平衡欠陥集合体核生成の機構論的解明と体系化

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560685
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 森下 和功 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (80282581)
• 研究協力者: 渡辺 淑之 京都大学, エネルギー科学研究科, 博士研究員 ; 吉松 潤一 京都大学, エネルギー科学研究科, 修士 ; 山本 泰功 京都大学, エネルギー科学研究科, 修士,博士
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 非平衡材料 / 核生成・成長理論 / 照射損傷 / 計算材料学 / 材料照射相関 / マルチスケールモデリング

研究概要

原子炉や核融合炉などの照射環境下における欠陥集合体の形成は,材料劣化を引き起こす要因である.本研究では,現象のマルチスケール性を踏まえた欠陥集合体核生成の理論モデルを構築した.また,本研究モデルを用いた解析によって,欠陥集合体核生成プロセスの損傷速度(dpa/s)依存性を評価し,体系的に整理した.これらの知見は,加速照射等の損傷速度の異なる照射データから,実際の照射環境下における損傷速度での材料劣化を予測するために重要である.

研究成果

• [雑誌論文] Nucleation and growth of self-interstitial atom clusters inβ-SiC during irradiation : Kinetic Monte-Carlo modeling (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 巻: B269 ページ: 1698-1701
• [雑誌論文] Formation of vacancy clusters in tungsten crystals under hydrogen-rich condition (2011)
  • 著者名/発表者名: Daiji Kato, Hirotomo Iwakiri, Kazunori Morishita
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 417 ページ: 1115-1118
• [雑誌論文] Composition Dependence of Formation Energy of Self-interstitial Atom Clusters inβ-SiC : Molecular dynamics and molecular statics calculations (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Akira Kohyama
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 417 ページ: 1119-1112
• [雑誌論文] First-principle Study on Binding Energy of Vacancy-Hydrogen Cluster in Tungsten (2009)
  • 著者名/発表者名: Daiji Kato, Hirotomo Iwakiri, Kazunori Morishita
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research SERIES 巻: 8 ページ: 404-407
• [雑誌論文] Energetics of Defects inβ-SiC under irradiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, K. Morishita, A. Kohyama, H. L Heinisch, F. Gao
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 巻: B267 ページ: 3223-3226
• [雑誌論文] Defect Properties inβ-SiC under Irradiation. Formation Energy of Interstitial Clusters (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Akira Kohyama, Howard L. Heinisch, Fei Gao
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 56 ページ: 328-330
• [雑誌論文] Capture Efficiency for Clustering Reaction between Charged Defects inβ-SiC under irradiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, K. Morishita, A. Kohyama
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 386-388 ページ: 199-202
• [雑誌論文] Nucleation and growth of vacancy clusters inβ-SiC during irradiation (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Morishita, Y. Watanabe, A. Kohyama, H. L. Heinisch, F. Gao
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 386-388 ページ: 30-32
• [学会発表] Modeling and simulation of defects in SiC during irradiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, K. Morishita, A. Kohyama
  • 学会等名: Symposium 2012 on Advanced Energy System and Materials
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20120326-27
• [学会発表] ジルコニウム酸化膜成長速度の応力依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 岩切宏友, 森下和功, 渡辺淑之, 金田保則, 加藤太治
  • 学会等名: 日本原子力学会「2012春の年会」
  • 発表場所: 福井大学
  • 年月日: 20120319-21
• [学会発表] Zr酸化膜の成長速度～ZrO2中の欠陥エネルギー評価～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 岩切宏友, 泉裕太, 渡辺淑之, 森下和功, 金田保則, 加藤太治
  • 学会等名: 軽水炉燃料に関する研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 20111130-1201
• [学会発表] Zr合金の酸化膜成長速度 (2011)
  • 著者名/発表者名: 泉裕太, 山本泰功, 渡辺淑之, 森下和功
  • 学会等名: 軽水炉燃料に関する研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 20111130-1201
• [学会発表] 核融合材料設計に向けたマルチスケールモデリング (2011)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 渡辺淑之, 濱口大, 谷川博康
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第28回年会,応用物理学会第29回プラズマプロセシング研究会,日本物理学会
  • 発表場所: 石川県立音楽堂
  • 年月日: 20111122-25
• [学会発表] ジルコニウム中の欠陥エネルギー論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 岩切宏友, 泉裕太, 森下和功, 渡辺淑之, 金田保則, 加藤太治
  • 学会等名: 日本原子力学会「2011年秋の大会」
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 20110919-22
• [学会発表] 照射材料中の欠陥集合体の核生成シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 山本泰功, 泉裕太, 渡辺淑之
  • 学会等名: 日本原子力学会「2011年秋の大会」
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 20110919-22
• [学会発表] 核融合炉内材料の点欠陥挙動の数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺淑之, 森下和功, 山本泰功, 徐ギュウ, 義家敏正
  • 学会等名: 日本原子力学会「2011年秋の大会」
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 20110919-22
• [学会発表] Monte-Carlo simulation of void nucleation in nuclear materials during irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, K. Morishita, Y. Izumi, Y. Watanabe
  • 学会等名: The 3rd International Symposium Kyoto University Global COE Program of Energy Science
  • 発表場所: Korea
  • 年月日: 20110818-19
• [学会発表] 照射下材料中のボイド核生成のモンテカルロシミュレーション(2)ボイド発生の潜伏期間を決める因子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 泉裕太, 渡辺淑之, 森下和功
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 福井大学
  • 年月日: 20110328-30
• [学会発表] 照射下材料中のボイド核生成のモンテカルロシミュレーション(1)照射場依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 山本泰功, 泉裕太, 渡辺淑之
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 福井大学
  • 年月日: 20110328-30
• [学会発表] KMC Simulations of Defect Cluster Formation inβ-SiC during Irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Watanabe, K. Morishita, Y. Yamamoto
  • 学会等名: 15th International Conference on Fusion Reactor Materials(ICFRM-15)
  • 発表場所: South Carolina, USA
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Nucleation in Tungsten during Irradiation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, K. Morishita, Y. Watanabe
  • 学会等名: 5th. International Conference on Fusion Reactor Materials(ICFRM-15)
  • 発表場所: South Carolina, USA
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 照射下材料ミクロ構造変化のモデル化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺淑之, 森下和功, 濱口大, 谷川博康
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所ワークショップ「材料照射効果と応用」
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] ジルコニウム酸化膜中の欠陥エネルギー論 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 泉裕太, 岩切宏友, 森下和功, 渡辺淑之
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所ワークショップ「材料照射効果と応用」
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 高経年化対策に必要な材料照射相関則の構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 山本泰功, 泉裕太, 渡辺淑之
  • 学会等名: 日本保全学会第8回学術講演会
  • 発表場所: 東京学士会館
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 核融合炉材料研究分野におけるBA-CSCの利用について (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺淑之, 森下和功
  • 学会等名: 核融合エネルギーフォーラムモデリング・シミュレーションサブクラスター平成23年度第1回会合
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] 原子炉材料の照射損傷挙動に関するミクロ・マクロモデルの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森下和功
  • 学会等名: 第6回原子力科学技術に関する連携重点研究
  • 発表場所: 茨城県
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] 欠陥集合体核生成の照射場依存性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 渡辺淑之, 泉裕太, 森下和功
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所・合同研究打ち合わせ
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] First-principle calculations of hydrogen interaction with dissolved carbon atoms in tungsten lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Kato, H. Iwakiri, K. Morishita, T. Muroga
  • 学会等名: 20th International Toki Conference(ITC20) on the Next Twenty Years in Plasma and Fusion Science
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20101207-10
• [学会発表] Nucleation and Growth of Self-interstitial Atom Clusters in b-SiC during Irradiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
  • 学会等名: 10th International Conference on Computer Simulations of Radiation Effects in Solids
  • 発表場所: Poland
  • 年月日: 20100719-23
• [学会発表] Radiation Damage Process in Fusion Materials Yoshiyuki Watanabe, Multiscale Viewpoint of Radiation Damage, Process in Fusion Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Morishita, Junichi Yoshimatsu, Yasunori Yamamoto
  • 学会等名: 10th International Conference on Computer Simulations of Radiation Effects in Solids
  • 発表場所: Poland
  • 年月日: 20100719-23
• [学会発表] 照射下材料中のボイド核形成の損傷速度依存性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 吉松潤一, 渡辺淑之, 森下和功
  • 学会等名: 日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 筑波大
  • 年月日: 20100328-30
• [学会発表] 金属材料における欠陥集合体核生成の照射速度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 吉松潤一, 山本泰功, 渡辺淑之
  • 学会等名: 日本原子力学会年会
  • 発表場所: 茨城大
  • 年月日: 20100326-28
• [学会発表] SiCにおける欠陥集合体の核生成・成長のモデル化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺淑之, 森下和功, 山本泰功
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所ワークショップ「材料照射効果と応用」
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] ボイド核生成潜伏期間のシンク強度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 泉裕太, 山本泰功, 森下和功, 渡辺淑
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所ワークショップ「材料照射効果と応用」
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] 欠陥集合体核生成に及ぼすHe効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 森下和功, 渡辺淑之, 泉裕太
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所ワークショップ「材料照射効果と応用」
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Yoshiyuki Watanabe Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto, KMC Analysis of nucleation and growth of SIA-clusters in cubic silicon carbide during irradiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Watanabe Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
  • 学会等名: Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010, Hitotsubashi Memorial Hall
  • 発表場所: Hitotsubashi Memorial Hall, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] First-principle Calculations of Hydrogen Interaction with Vacancies and Dissolved Atoms in Tungsten (2010)
  • 著者名/発表者名: Daiji Kato, Hirotomo Iwakiri, Kazunori Morishita
  • 学会等名: Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Formation of Defect-cluster Embryos in Nuclear Materials during Irradiation, Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010 (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto, Junichi Yoshimatsu, Yoshiyuki Watanabe, Yuta Izumi
  • 学会等名: Hitotsubashi Memorial Hall
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] Formation of self-interstitial atom clusters in cubic silicon carbide during irradiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Watanabe, Kazunori Morishita, Yasunori Yamamoto
  • 学会等名: Fifth International Conference on Multiscale Materials Modeling 2010
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] nichi Yoshimatsu, Yasunori Yamamoto, Yoshiyuki Watanabe, Yuta Izumi, Damage Rate Dependence of Void Nucleation in W (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Morishita
  • 学会等名: Fifth International Conference on Multiscale Materials Modeling 2010
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] Modeling of Multiscale Radiation Damage Processes in Nuclear Materials, The Nuclear Materials Conference(NuMat2010), An international conference in association with Journal of Nuclear Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Morishita
  • 学会等名: Medieentheater, ZKM, Karlsruhe's Centre for Art and Media
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 2010-10-04
• [学会発表] 照射下材料中の欠陥集合体核生成の損傷速度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本泰功, 吉松潤一, 渡辺淑之, 泉裕太, 森下和功
  • 学会等名: 日本原子力学会2010年秋の大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 材料照射損傷プロセスのモデル化におけるパラメータの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 山本泰功, 吉松潤一, 泉裕太, 渡辺淑之
  • 学会等名: 日本原子力学会2010年秋の大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 照射材料モデリング & シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 森下和功
  • 学会等名: 照射材料に関する計算科学研究交流会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発研究機構
  • 年月日: 2010-08-27
• [学会発表] 核融合材料の照射下挙動のモデル化に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金田保則, 森下和功, 渡辺淑之
  • 学会等名: 平成22年度第1回モデリング・シミュレーションサブクラスター会合
  • 発表場所: JAEA
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] 原子力材料の照射劣化予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 吉松潤一, 山本泰功, 泉裕太, 渡辺淑之
  • 学会等名: 日本保全学会第7回学術講演会
  • 発表場所: 浜岡原子力館
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] 照射場の定量化と核融合炉材料の照射下ミクロ組織発達-新たなエネルギー革命を起こす科学技術"核融合"- (2010)
  • 著者名/発表者名: 森下和功, 吉松潤一, 山本泰功, 渡辺淑之
  • 学会等名: 第8回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 阜県高山市,高山市民文化会館
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] 渡辺淑之,森下和功,山本泰功 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺淑之, 森下和功, 山本泰功
  • 学会等名: 第8回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 高山市民文化会館
  • 年月日: 2010-06-11