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

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。