照射欠陥移行現象の体系化による核融合炉真空容器内トリチウムの蓄積量評価

通过系统化辐照缺陷转移现象来评估聚变反应堆真空容器中氚的积累

• 批准号: 21K13903
• 负责人: 小林 真
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13903/
• 关键词: 照射欠陥; タングステン; トリチウム

今年度は、本研究で構築したタングステン中の照射欠陥の移動現象に係るプログラムにより、鉄イオンやタングステンイオンなどの重イオン照射したタングステン中の原子空孔密度について評価を行った。具体的には、6.4MeVの鉄イオン、20MeVのタングステンイオンを、0.24dpaまで照射した試料について、原子空孔密度の深さ方向分布を評価した。これらのイオン照射した試料については、イオン照射後に重水素ガスや原子に曝露し、滞留した重水素の密度分布計測を行った文献値が存在するため、そのデータとの比較から本プログラムの妥当性を評価した。室温付近での照射では、照射中の原子空孔の集合は限定的であり、比較的小さな原子空孔が支配的であることが示された。また、原子空孔密度の深さ分布については、イオン入射面でやや密度が上昇し、それよりも深い領域では平坦、イオンの飛程に沿って密度が減少することが示された。この予測値は上記の実験データとよく一致した。原子空孔の分布は原子空孔と対となる格子間原子の移動に強く依存し、特にイオン入射面においては拡散の速い格子間原子が消滅するため、格子間原子密度が減少し、原子空孔の再結合確率が減少することで、残留する原子空孔密度が上昇することがわかった。本計算で予測された、タングステン中に残留する原子空孔密度と原子空孔に捕獲された重水素の密度の実測値の比率は５～７程度で、単原子空孔に最大で6個水素原子が捕獲されるという第一原理計算の結果と一致した。

In this paper, we construct a model for evaluating the atomic void density in the radiation system. Specific parameters include: 6.4 MeV Fe, 20 MeV Fe, 0.24 dpa Fe, and the distribution of atomic pore density in depth. A comparison of the results obtained from the measurement of the density distribution of heavy metals after irradiation was made. The room temperature is close to the irradiation, the set of atomic holes in the irradiation is limited, and the smaller atomic holes are dominated. The density of atomic voids increases at the entrance plane, decreases at the entrance plane, and decreases at the entrance plane. The expected value of the above is recorded in the table below. The distribution of atomic voids is strongly dependent on the movement of atoms between lattices, especially on the speed at which atoms disperse on the incident plane, the elimination of atoms between lattices, the decrease in the atomic density between lattices, the decrease in the recombination accuracy of atomic voids, and the increase in the atomic void density of residual atoms. This calculation predicts that the ratio of the atomic pore density and the atomic pore capture density of the heavy element to the measured value is about 5~7, and the maximum atomic pore capture density is 6. The results of the first principle calculation are consistent.

项目成果

タングステン中の水素同位体移行挙動に対する照射効果

辐照对钨中氢同位素迁移行为的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林 真

Control and application of ultrahigh flux hydrogen in materials

超高通量氢在材料中的控制与应用

• 发表时间: 2022
• 作者: M.I. Kobayashi;Y. Hatano;M. Hara;Y. Oya;Y. Yamauchi;T. Otsuka; T. Nagasaka
• 通讯作者: T. Nagasaka

超高流束水素の制御と応用

超高通量氢气的控制与应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林 真;波多野雄治;原 正憲;大矢恭久; 山内有二;大塚哲平;長坂琢也
• 通讯作者: 長坂琢也

反応速度論解析によるタングステン中照射欠陥蓄積量評価

通过反应动力学分析评价钨介质辐照缺陷累积量

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林 真;大矢恭久
• 通讯作者: 大矢恭久

Idaho National Laboratory/Sandia National Laboratory/OakRidge National Laboratory(米国)

爱达荷国家实验室/桑迪亚国家实验室/橡树岭国家实验室（美国）