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

基本信息

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

项目摘要

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。

今年，我们使用了与本研究中构建的钨中的辐射缺陷运动相关的程序，评估了用诸如铁离子和钨离子等重离子（例如铁离子和钨离子）辐照的钨的原子空位密度。具体而言，评估了用6.4 MeV铁离子和20 MEV钨离子辐射的样品评估原子空位密度的深度分布，最高为0.24 dpa。对于这些离子辐照样品，有一些文献值，其中在离子辐照后测量了存储的氘气和原子的密度分布，并且通过将其与数据进行比较来评估该程序的有效性。近室温下的辐射表明，辐照过程中的原子空位组件有限，原子空位相对较小。此外，结果表明，原子孔密度的密度在离子入射表面略有增加，并且密度在更深的区域平坦，并且沿离子范围降低。该预测的值与上述实验数据非常吻合。原子空位的分布在很大程度上取决于与原子空位配对的间质原子的运动，并且发现在离子入射表面迅速扩散的间质原子消失，并且间质原子的密度降低，而原子空位的重新组合降低了，导致了降低的降低，从而降低了降低的降低。在原子空位中捕获的钨与氘捕获的氘密度的原子空位密度的实际测量值的比率约为5-7，这与第一个原理计算的结果相吻合，在该原理计算的结果中，在单个原子空位中最多捕获了六个氢原子。