| 研究課題/領域番号 |
25289351
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
関村 直人 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10183055)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 原子力材料・核燃料 / イオンビーム / 電子顕微鏡 |
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| 研究実績の概要 |
照射欠陥の非常に複雑な発達挙動は、欠陥集合体の核形成が、①講師間原子と空孔の再結合、②欠陥挙動の異方性、③カスケード損傷、の影響を受けることに由来する。一方、欠陥集合体の成長過程は①～③の影響を比較的受け難い。そこで、条件の異なる二段階以上の照射試験を実施し、予照射で照射欠陥の核形成を引き起こし、追照射によって照射欠陥を成長させながら観察することにより、A. 制御された欠陥構造の導入、B. 欠陥状態変化の微分的な測定、C. 潜在する欠陥の検出・測定、が効率的に行えると考えた。本研究の目的は、軽水炉材料のモデル合金に対してイオン照射を中心とした組合せ照射を実施して照射欠陥の成長を観察することで、組合せ照射概念に基づく照射欠陥発達挙動の分析手法を確立することである。
昨年度までに、イオン照射された試料を集束イオンビーム加工装置でマイクロサンプリングしたのちに電解研磨に供することにより、加工損傷を除去した電子顕微鏡試料を作成する方法を最適化し、効率的に電子顕微鏡観察ができる状況を整えた。そして、組成を調整したオーステナイト鋼のモデル合金に対して 2.8 MeV Feイオンあるいは 3 MeV Ni イオンを 290 ～ 450 ℃ 5 dpa 程度まで照射することにより、ブラックドット、フランクループ、ニッケル・シリコンクラスタ等のミクロ組織を発達させ、その数密度やサイズ分布を精緻に測定するした。観察結果を体系的にとりまとめ、「A. 制御された欠陥の導入」技術を開発した。
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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
本研究の３つの目標である、A. 制御された欠陥構造の導入、B. 欠陥状態変化の微分的な測定、C. 潜在する欠陥の検出・測定、の内、A. 制御された欠陥構造の導入については、ほぼ達成された。また、B. 欠陥状態変化の微分的な測定、C. 潜在する欠陥の検出・測定についても、達成される見通しを得た。従って、概ね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、電子顕微鏡内でイオン照射を行うことにより、「B. 欠陥状態変化の微分的な測定」と「C. 潜在する欠陥の検出・測定」に関する研究を推進する。実験には、東京大学大学院工学系研究科原子力専攻の重照射損傷研究設備を使用する。本研究では、照射中に電子顕微鏡の振動を抑制するための顕微鏡マウントの改良などを既に実施している。また、このビームラインにおけるビームプロファイルの取得方法や比較的均一なビームプロファイルを得る方法を既に検討しており、予備実験により確認している。
まずは、未照射あるいは既知のミクロ組織が導入されているオーステナイト鋼のモデル合金に対して ～2.0 MeV Feイオンビームや ～1.0 MeV 陽子ビームを、室温～500 ℃ 程度で照射する。このとき、イオンフラックスは10^10 ions/cm^2 程度とする。これは、電子顕微鏡の視野を 1 秒に 1 回イオンが通過する程度のビーム量である。この時の照射欠陥の移行挙動およびそれに与えるミクロ組織の影響を 20 fps 程度のCCDカメラで測定することにより、一回のはじき出し過程がミクロ組織発達に与える影響を測定する。これにより、「B. 欠陥状態変化の微分的な測定」を実現する。
つぎに、ミクロ組織の分析が難しかった試料を電子顕微鏡内で温度を変えながら照射し、ミクロ組織に格子間原子または空孔を吸収させることにより、ミクロ組織の発達または収縮を促すことで、ミクロ組織の性状を分析する技術を開発する。これにより、「C. 潜在する欠陥の検出・測定」を可能にする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
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| 次年度使用額の使用計画 |
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