照射損傷要素過程の抽出とモデル化に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63420053
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石野 栞 東京大学, 工学部, 教授 (70010733)
• 研究分担者: 岩田 修一 東京大学, 工学部, 助教授 (50124665) ; 河西 寛 東京大学, 工学部, 助手 (40010970) ; 関村 直人 東京大学, 工学部, 助教授 (10183055)
• キーワード: 照射損傷 / ミクロ組織変化 / ミクロ組成変化 / カスケ-ド損傷 / イオン照射

研究概要

本年度は、照射損傷要素過程に関する基礎的知見をさらに充実させることを目的とした実験研究と、それらを基にした照射損傷のモデル化を進めた。特に、イオン照射下の電子顕微鏡観察およびシミュレ-ション計算によって、カスケ-ド損傷の発達過程を実験と計算から明らかにした。(1)カスケ-ド損傷による欠陥クラスタ-をニッケルと銅について電子顕微鏡で連続観察し、その照射下での安定性を測定した。イオン照射を行った後、照射を止めて同温度でアニ-ルを行い、熱的過程によるクラスタ-の消滅の様子を観察した。この結果、銅では短時間に高い割合のクラスタ-が消滅していくが、ニッケルでは減少するクラスタ-の割合が非常に少なかった。以上から銅では空孔型クラスタ-が生成され、一方ニッケルでは格子間原子型クラスタ-生成の割合が高いことが確かめられた。また、銅の残存クラスタ-密度は、2段階の減少を示し、空孔型ル-プと積層欠陥四面体の存在とその割合が求められた。さらに金との比較から、カスケ-ド損傷の広がりとサブカスケ-ドの生成についての情報が得られた。また、金への短時間イオン照射を行い、空孔型クラスタ-密度フルエンス依存性の1乗則からの1/2乗則への移行とクラスタ-密度の関係を明らかにすることができた。(2)現在の計算機性能の制限下で高エネルギ-PKAによるカスケ-ドに対して、より正確な知見を得るためには高エネルギ-領域では二体衝突近似法(BC法)を用い、低エネルギ-領域で分子動力学的手法(MD法)に切り換えて計算するのが、非常に有効な手法となる。このためにまず、BC法MAROWEコ-ドをカスケ-ド時間発展的に計算できるように改良した。さらにその時間を導入した改良コ-ドの計算結果を用いて、MD法のカスケ-ド計算コ-ドあるGRAPEコ-ドで低エネルギ-側の計算が効率的かつ物理的に矛盾なく行えるようインタ-フェイスプログラムを開発した。

研究成果

• [文献書誌] S.Ishino,S.Iwata,N.Sekimura and A.Kohyama: "Fusion Materials Research in UTBLT" Fusion Engineering and Design. 7. 237-247 (1989)
• [文献書誌] N.Sekimura & S.Ishino: "The Effect of Titanium Addition on Microstructural Evolution in Austenitic Steelrradiated with Fast Neutrons" Journal of Nuclear Materials.
• [文献書誌] H.Kawanishi & S.Ishino: "Characterization of Microstructure in Neutron Irradiated Feー15Crー16Ni with the Addition of C,Ti and Nb" Journal of Nuclear Materials.
• [文献書誌] H.Kawanishi,F.A.Garner & R.L.Simons: "Synergistic Effects of Helium and Other Variables on Microstructure Change in NeutronーIrradiated FeーCrーNi Alloys Doped with Nickelー59" Journal of Nuclear Materials.
• [文献書誌] H.Sakaida,N.Sekimura & S.Ishino: "InーSitu Observation of Cascade Damage in Nickel and Copper under Heavy Ion Irradiation" Journal of Nuclear Materials.
• [文献書誌] A.Fukumura,N.Sekimura & S.Ishino: "Computer Simulation of Cascade Development Process" Journal of Nuclear Materials.