Development of extremely radiation-damage tolerant beam window made of beta titanium alloy

开发出极耐辐射损伤的β钛合金光束窗

基本信息

  • 批准号:
    21H04480
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-05 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

本研究では、日米欧の加速器機関と原子力研究機関による国際協力研究RaDIATEと共同し、世界の先端陽子加速器施設の大強度化・高輝度化にとって重要な、標的やビーム窓材料の耐照射損傷性の向上を図る。特にJ-PARCやFNALニュートリノ施設の64チタン合金製ビーム窓に代わり、析出相をナノサイズで制御して照射損傷を無効化したβチタン合金製のビーム窓を新たに開発する。東大原子力の重粒子照射施設HITで実施した照射実験により、準安定βTi-15-3合金は常温で10dpa以上まで照射硬化を起こさないことが明らかになった。Ti-15-3は一般に時効処理でα相を析出させ、高温での利用を可能としているが、Ti-64ほどではないが照射硬化が明確に観測された。通常の時効処理ではα相析出が粗大すぎるために逃げ場強度が弱まり耐照射損傷性が低下したためと考えられる。他方、低温から高温への2段階の時効処理(ST2A)によりα相析出を極微細化すると、300℃での耐照射性が維持され、ビーム窓用途に十分な性能を有することが明らかとなった。クリープ試験によりTi-64より耐熱性に優れていることも確認された。Ti-15-3の大型丸棒材料を調達、据込鍛造による微細組織制御を実施した。得られた鍛造材の機械的性能に顕著な向上が認められたものの、その微細組織には動径方向に顕著な非一様性が認められ、微細粒域に囲まれた粗大粒域が残留する結果となった。この鍛造材を用いビーム窓の製造試験を実施し、0.39㎜薄肉部を持つ現行実機形状でのTi-15-3製ビーム窓を製造することに初めて成功した。ST2A熱処理による形状変化の影響は小さいことが分かりβチタン合金製ビーム窓の実現に向けた最初の大きな一歩となった。成果について日米科学技術協力プログラム ハワイシンポジウム(ポスター賞受賞)、第20回核融合炉材料国際会議などにて発表を行った。
This research was conducted jointly with the Japan-Mio Accelerator Agency and the Nuclear Research Institute and the International Collaborative Research Institute RaDIATE, a world-leading It is important to increase the strength and brightness of the Tuanyangzi accelerator facility, and the resistance to radiation damage of the target fluorocarbon material is also important. Special にJ-PARC やFNAL ニュートリノの64 チタン alloy ビーム窓にgeneration わり, precipitated phaseをナノサイズでcontrolしてirradiation damageをneutralizationしたβチタンAlloy-madeのビーム窓を新たに开発する. Tokyo University Atomic Force's heavy particle irradiation facility HIT irradiation facility, quasi-stable βTi-15 -3 alloy can be hardened by irradiation at room temperature and above 10dpa. Ti-15-3 has normal aging treatment and α phase precipitation, high temperature utilization is possible, and Ti-64 has radiation hardening and clear testing. Usually, the aging treatment results in the coarsening of α phase precipitation, the loss of field strength, the weakening of the radiation damage resistance, and the reduction of the resistance to radiation damage. Other methods, low temperature and high temperature, 2-stage aging treatment (ST2A), α phase precipitation, extremely fine refinement, 3 The irradiation resistance at 00℃ is maintained and the performance is very high for the application.クリープtest験によりTi-64よりheat resistanceに优れていることもconfirmationされた. The large pellet rod material of Ti-15-3 is adjusted and forged according to the requirements of fine structure control. The mechanical properties of the forged materials are obtained, and the fine structure and moving diameter of the forged materials are obtained. It has a non-uniform nature and a fine-grained area, and a coarse-grained area and a residual area.このforged materials are manufactured using いビーム窓の, and the 0.39㎜ thin flesh part is maintained The machine shape of the machine is Ti-15-3, and the manufacturing process is successful. ST2A heat treatment has the effect of changing the shape of the small stainless steel. Achievements of science and technology cooperation between Japan and Japanハワイシンポジウム(ポスター prize), the 20th International Conference on Nuclear Fusion Furnace Materials などにて発瀺行った.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CERN(スイス)
欧洲核子研究组织(瑞士)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Fermi Accelerator National Laboratory/Pacific Northwest National Laboratory/Brookhaven National Laboratory(米国)
费米加速器国家实验室/太平洋西北国家实验室/布鲁克海文国家实验室(美国)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Irradiation damages of structural materials under different irradiation environments
  • DOI:
    10.1016/j.jnucmat.2020.152503
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    E. Wakai;S. Takaya;Yoshinori Matsui;Y. Nagae;S. Kato;T. Suzudo;M. Yamaguchi;K. Aoto;S. Nogami;A. Hasegawa;H. Abe;Koichi Sato;T. Ishida;S. Makimura;P. Hurh;K. Ammigan;D. Senor;A. Casella;David Edwards
  • 通讯作者:
    E. Wakai;S. Takaya;Yoshinori Matsui;Y. Nagae;S. Kato;T. Suzudo;M. Yamaguchi;K. Aoto;S. Nogami;A. Hasegawa;H. Abe;Koichi Sato;T. Ishida;S. Makimura;P. Hurh;K. Ammigan;D. Senor;A. Casella;David Edwards
Investigation into Contrasting Radiation Damage Behavior between High-Strength Titanium Alloy Classifications and Micro-Structural Optimization
高强度钛合金分类辐射损伤行为对比研究及微观结构优化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    山下真優;他;Taku Ishida
  • 通讯作者:
    Taku Ishida
チタン合金製陽子加速器ビーム窓の脆化原因を解明  ~ RaDIATE国際コラボレーションによる加速器標的・ビーム窓材料の開発 ~
阐明钛合金质子加速器束窗脆化原因 - 通过 RaDIATE 国际合作开发加速器靶和束窗材料 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    石田卓;若井栄一
  • 通讯作者:
    若井栄一
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石田 卓其他文献

Neutrino mass and seesaw mechanism : proceedings of the Fujihara Seminar on Neutrino Mass and Seesaw Mechanism, KEK, Japan, 23-25 February 2004
中微子质量和跷跷板机制:藤原中微子质量和跷跷板机制研讨会的记录,KEK,日本,2004 年 2 月 23-25 日
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中村 健蔵;岡田 安弘;石田 卓
  • 通讯作者:
    石田 卓
高放射線環境下等で使用するイノベーション物質の創製に向けて -ハイエントロピー合金、高密度ナノクラスター、TiC添加法など-
致力于创建用于高辐射环境的创新材料——高熵合金、高密度纳米团簇、TiC添加方法等。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    若井 栄一;能登 裕之;石田 卓;牧村 俊助;柴山 環樹;中川 祐貴;佐藤 紘一;叶野 翔;岩元 洋介;涌井 隆;豊田 昊大;鬼澤 高志
  • 通讯作者:
    鬼澤 高志
高塩水環境におけるマグネシウム含有カルシウムシリケート水和物へのユウロピウムの収着挙動の評価
高盐环境下含镁硅酸钙水合物对铕的吸附行为评价
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    牧村 俊助;栗下 裕明;石田 卓;石田 正紀;若井 栄一;叶野 翔;湊 丈俊;河野 翔也;長江 正寛;阪本 辰顕;能登 裕之;新倉 高一;尾ノ井 正裕;鄭 憲採;中森 洋一;近藤 大介;木村 惇郎;長澤 豊;猪爪 正志;松本 康裕;小島 純一;小笠原 七海;服部 里絵;前中 志郎;藤田 和宣;大野亮汰,小山奏汰,都築誠二,井上悟,荒井俊人,長谷川達生;太原 亮,千田太詩,関亜美,新堀雄一
  • 通讯作者:
    太原 亮,千田太詩,関亜美,新堀雄一
High sensitive and high dynamic range quantum sensing with diamond semiconductors
使用金刚石半导体的高灵敏度和高动态范围量子传感
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    牧村 俊助;栗下 裕明;石田 卓;石田 正紀;若井 栄一;叶野 翔;湊 丈俊;河野 翔也;長江 正寛;阪本 辰顕;能登 裕之;新倉 高一;尾ノ井 正裕;鄭 憲採;中森 洋一;近藤 大介;木村 惇郎;長澤 豊;猪爪 正志;松本 康裕;小島 純一;小笠原 七海;服部 里絵;前中 志郎;藤田 和宣;大野亮汰,小山奏汰,都築誠二,井上悟,荒井俊人,長谷川達生;太原 亮,千田太詩,関亜美,新堀雄一;矢崎誠,中村謙太郎,町田嗣樹,安川和孝,藤永公一郎,加藤泰浩;N. Mizuochi
  • 通讯作者:
    N. Mizuochi
μXRFによる南鳥島EEZマンガンノジュールの核の元素マッピング
使用 μXRF 对南鸟岛专属经济区锰结核核心进行元素测绘
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    牧村 俊助;栗下 裕明;石田 卓;石田 正紀;若井 栄一;叶野 翔;湊 丈俊;河野 翔也;長江 正寛;阪本 辰顕;能登 裕之;新倉 高一;尾ノ井 正裕;鄭 憲採;中森 洋一;近藤 大介;木村 惇郎;長澤 豊;猪爪 正志;松本 康裕;小島 純一;小笠原 七海;服部 里絵;前中 志郎;藤田 和宣;大野亮汰,小山奏汰,都築誠二,井上悟,荒井俊人,長谷川達生;太原 亮,千田太詩,関亜美,新堀雄一;矢崎誠,中村謙太郎,町田嗣樹,安川和孝,藤永公一郎,加藤泰浩
  • 通讯作者:
    矢崎誠,中村謙太郎,町田嗣樹,安川和孝,藤永公一郎,加藤泰浩

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K2Kファイバー検出器応答を用いたGeV領域ニュートリノ・核準弾性散乱反応の研究
使用 K2K 光纤探测器响应研究 GeV 区中微子和核准弹性散射反应
  • 批准号:
    16740157
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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  • 批准号:
    14770276
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
K2Kファイバー検出器を用いた1GeV領域ニュートリノ・核中性カレント反応の測定
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
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K2Kニュートリノ振動実験におけるGeV領域ニュートリノ・核反応シミュレータ開発
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  • 批准号:
    11740160
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
温暖地域における断熱気密住宅の温湿度環境の評価と最適化に関する研究
温暖地区保温密闭房屋温湿度环境评价与优化研究
  • 批准号:
    07750684
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
子宮頸癌の発症に関連したヒト乳頭腫ウイルスDNAの男性外陰部病変における検索
在与宫颈癌发展相关的男性外阴病变中寻找人乳头瘤病毒 DNA
  • 批准号:
    01770760
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
外陰部疣贅のHPV分類と疫学的検討
外阴疣的HPV分类及流行病学研究
  • 批准号:
    62770761
  • 财政年份:
    1987
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

相似海外基金

極細束電子ビームによる局所的照射損傷領域の構造解析
超细电子束局部辐照损伤区结构分析
  • 批准号:
    24K01164
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
再結晶化/物質移動に着目した耐照射性セラミックスの照射損傷メカニズムの解明
以再结晶/传质为重点阐明耐辐照陶瓷的辐照损伤机理
  • 批准号:
    23K04640
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Evolution of nanostructure and properties in nuclear graphite with irradiation damage
辐照损伤下核石墨纳米结构和性能的演变
  • 批准号:
    2889672
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Studentship
Irradiation damage of shielding materials for fusion energy
聚变能屏蔽材料的辐照损伤
  • 批准号:
    2891964
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    2023
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氢对金属/氧化物界面辐照损伤的协同作用
  • 批准号:
    22H02002
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Influence of hydrogen on irradiation damage features in Zr-based alloys
氢对锆基合金辐照损伤特征的影响
  • 批准号:
    2855642
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Studentship
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利用辐照损伤和局部激光加热协同效应实现晶体缺陷瞬时结构转变的基本过程
  • 批准号:
    22K04783
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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核燃料 Zr 包壳内微观结构演化和辐照损伤动力学建模
  • 批准号:
    2598106
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Studentship
Irradiation Damage in Tungsten alloys
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  • 批准号:
    2606423
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Studentship
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模拟核石墨辐照损伤的长期效应
  • 批准号:
    EP/V050281/1
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 26.62万
  • 项目类别:
    Research Grant
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