高温・水素雰囲気照射法の開発によるフェライト鋼の中性子照射劣化への水素効果の解明

通过开发高温/氢气氛辐照方法阐明氢对铁素体钢中子辐照劣化的影响

• 批准号: 20H02661
• 负责人: 外山 健
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02661/
• 关键词: 中性子照射; 照射欠陥; 水素; 陽電子消滅

鉄－クロム系フェライト鋼は、現行軽水炉のみならず次世代炉や核融合炉でも期待される材料である。これら炉での実使用環境では、材料には照射欠陥に加えて水素も導入されるため、照射組織の形成やそれによる照射劣化に対する水素の影響が指摘されている。そこで、本研究では、高温・水素雰囲気での中性子照射方法を開発することにより、中性子照射と水素導入・蓄積との重畳効果を調べ、照射劣化に対する水素効果を明らかにしようとする。本研究では、まず、水素ガス雰囲気で中性子照射を行うための照射キャプセルを新たに開発する。それを用いて、プラント供用中に想定される材料中への水素蓄積量を確保しての中性子照射を行い、電子線照射および熱時効の結果とも比較しながら、照射劣化や照射組織の形成・発達に対する水素効果を明らかにする。今年度は、水素ガス雰囲気で中性子照射を行うための照射キャプセル（試料を格納する容器）の開発を行った。ベルギー王立原子力研究所（SCK CEN）の研究炉であるBR2と共同で、従来の高フラックス照射キャプセルをベースとして、バナジウム水素化物を封入することによって中性子照射中に水素雰囲気となる設計を行った。また、中性子照射用の試料作製も行った。試料の寸法には留意し、中性子照射中の水素拡散長に対して十分に短くなるようにした。さらに、電子線照射および熱時効した試料について、陽電子消滅測定および3次元アトムプローブ測定によるミクロ組織観察を行った。空孔、空孔－水素複合体、空孔クラスター、クロムリッチ相、粒界偏析および粒界欠乏などを観察し、水素捕獲サイトの情報を得た。

Iron and steel are expected to be used in the next generation of nuclear fusion furnaces. The environment in which the furnace is used, the materials, the irradiation, the introduction of water, the formation of irradiated tissues, and the degradation of the irradiation, are criticized for their influence on water. In this study, we developed a method for moderate sub-irradiation of high temperature and high water content, and found that moderate sub-irradiation of high temperature and high water content resulted in moderate water content. This research is based on the development of a new radiation protocol for moderate radiation in water, air and nitrogen. The water accumulation in the material is ensured in the middle of the application, the electron beam irradiation and the thermal irradiation, and the results are compared. The irradiation degradation and the formation and development of the irradiated tissue are related to the water accumulation. This year, the development of a sample container is under way. The research furnace of SCK CEN is designed for the purpose of containing water in the medium temperature radiation. The sample used for the preparation of the sample was used for the preparation of the sample. The method of testing is to pay attention to the dispersion of water elements in the medium sub-irradiation, and to the short duration of the test. In addition, electron irradiation and thermal analysis of the sample, positron elimination measurement and three-dimensional measurement of tissue observation Void, void-water complex, void, phase, grain segregation, grain shortage, water capture information

项目成果

Doping Effect of Re, Mo, Ta on irradiation-induced defects in W

Re、Mo、Ta掺杂对W辐照缺陷的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: T.Toyama;K. Inoue;Y. Hatano;A. Yabuuchi;A. Kinomura;Y. Oya;T. Suzudo;Y. Nagai
• 通讯作者: Y. Nagai

電子線照射されたW-X合金(X=Mo, Ta, Re)中の照射欠陥

W-X合金（X=Mo、Ta、Re）电子束辐照缺陷

• 发表时间: 2020
• 作者: 外山健;Zhao Can;井上耕治;永井康介;波多野雄治;薮内敦;木野村淳
• 通讯作者: 木野村淳

Cu-Cr-Zr合金の480 ℃熱時効初期過程における硬度およびCr析出物の変化

Cu-Cr-Zr合金480℃初始热时效过程中硬度和Cr析出物的变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 外山 健;J. Hughes;M. Gorley;井上 耕治;永井 康介;E. Jimenez-Melero
• 通讯作者: E. Jimenez-Melero

Ultra-fine defects in RPV surveillance test specimens studied by temperature dependency of positron annihilation

通过正电子湮灭的温度依赖性研究 RPV 监视测试样本中的超细缺陷

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Toyama;K.Inoue;M. Shimodaira;K. Yoshida;Y. Nagai;M. J. Konstantinovic;R. Gerard;M. De Smet
• 通讯作者: M. De Smet

Effect of rhenium addition on deuterium retention in neutron-irradiated tungsten

添加铼对中子辐照钨中氘保留的影响

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2022.153774
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: Nobuta Y.;Toyama T.;Matsumoto A.;Shimada M.;Oya Y.;Inoue K.;Nagai Y.;Hatano Y.
• 通讯作者: Hatano Y.