| 研究課題/領域番号 |
26709073
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
外山 健 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (50510129)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 拡散 / 電子線照射 / ３次元アトムプローブ |
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| 研究実績の概要 |
不純物・溶質原子の拡散係数は、原子炉圧力容器（RPV）鋼の脆化主因である溶質・不純物原子集合体の形成を記述する上で欠かせない物理量であり、現行の脆化予測式でも使われる脆化予測に直結する重要パラメータである。そこで、３次元アトムプローブ（3D-AP）を用いて、RPV鋼中で重要な元素の拡散係数を原子炉温度に近い温度で測定し、また照射促進効果を調べることを目的とした。
まず、純FeおよびA533B鋼に、RPV鋼の照射脆化上で最も重要な不純物元素であるCuを蒸着した拡散対試料を作製し、熱時効してCuを母材中に拡散させた。その後、集束イオンビーム装置を用いてCu－母材界面を含む3D-AP測定用針状試料を作製し、3D-AP測定を行った。これにより、純FeおよびA533B鋼中のCuの拡散係数を、従来よりも100-200℃も低い温度領域で直接求めることができた（発表論文［1］および［2］）。次に、上記拡散対の照射実験の準備を行った。具体的には、600℃程度の高温で電子線照射を行う真空チェンバーを製作した。拡散係数の測定で重要な要素である照射温度には特に注意を払い、熱電対と電気ヒーターによって±1℃以内で照射中のオンライン温度制御を行える仕様とした。
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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
平成26年度の研究計画は、拡散対試料の作製および熱時効実験および照射実験の準備であった。このうち、拡散対試料の作製は順調に進んでおり、純FeおよびA533B鋼中のCuの拡散係数を従来よりも低温領域（すなわちRPV鋼使用温度により近い温度領域）で直接求めることができた。また、照射実験の準備も順調に進み、年度内に電子線照射真空チェンバーを完成させることができた。以上より、研究の目的の達成度を「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度は、製作した真空チェンバーを用いた電子線照射実験を主に行う予定である。室温～600℃程度で照射し、同じ温度での熱時効実験と直接比較して照射促進拡散を定量解析する。照射は、JAEA高崎研究所の１号加速器を使わせていただく。また、同以外の他の重要元素（ニッケル、マンガンなど）についても、拡散対を用いた熱時効実験や電子線照射実験を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初は、電子線照射真空チェンバーには、専用の真空ポンプが必要となる予定だったが、照射施設側と協議した結果、既存の汎用真空ポンプを有効利用できることになった。そのため、真空チェンバーの設計を変更し、専用真空ポンプは購入しないで済むことになった。これにより、次年度使用額が生じることとなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度使用額は、主として、拡散源金属の蒸着を高度な技術・設備を有する専門機関に依頼するために用いる予定である。これにより、高品位な拡散対試料をより効率よく作製することができるようになると期待される。
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