| 研究概要 |
原子炉・核融合炉材料の寿命予測および新規開発のためには、照射損傷の要素過程である格子欠陥の挙動を正しく理解する必要がある。これまでに、本研究代表者らによる透過型電子顕微鏡を用いた研究によって、金属中のナノメートル・サイズの転位ループの挙動に関する新たな知見が明らかにされている(たとえば、K.Arakawa et al., Science 318 (2007) 956-959等)。本年度は、電子顕微鏡では直接追跡することが極めて困難な点欠陥の挙動を転位ループの形成過程から抽出することを試みた。
試料には純度99.9999%の高純度タングステンを用いた。超高圧電子顕微鏡内2MeV電子照射および照射によって導入される微細組織の観察を16～291Kの温度範囲にわたっておこなった。その結果、いずれの照射温度でも転位ループと思われる微小な点欠陥集合体が形成された。比較的大きな転位ループに対しては、インサイド・アウトサイド法によって、格子間原子型であると判定できた。インサイド・アウトサイド法が適用できないような極めて小さな転位ループについては、熱処理に対する転位ループサイズの応答からやはり格子間原子型であると決定できた。形成される転位ループの飽和数密度は、照射温度に対して減少した。この減少の仕方は滑らかではなく、複数のステージから成っていた。これらのステージは、最も低温のものを除いては、不純物の存在によって現れるものである。本実験で用いたような高純度試料においても、点欠陥集合過程において不純物が極めて重要な役割を果たすことは特筆に値する。不純物の最も低温側に現れるステージの温度域から、自己格子間原子の移動の活性化エネルギーは、0.096eV以下であると評価できた。この値は、最近の理論計算によって導かれている極めて小さな値と符合するものである。
本実験の拡張により、移動の活性化エネルギーに留まらない点欠陥の新たな知見を獲得できる見込みが現在得られつつある。
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