中性子及び高エネルギ-イオン照射による微視的損傷機構と照射相関

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中性子、イオン、電子など種々の高エネルギ-粒子線の照射実験を系統的に行い、それによって発生した損傷組織の詳細な観察からは下の成果を得た。(1)核融合炉候補材のモデル合金であるFeー13〜16Crー14〜17Ni合金を、PKAエネルギ-や損傷速度の異なる、核融合中性子(RTNSーII)、核分裂中性子(常陽)および電子線(超高圧電子顕微鏡)で照射し、転位ル-プの挙動に着目することによって照射相関を求めた。この結果【○!1】電子線照射では転位ル-プ密度は照射量に比例して徐々に増加しその後飽和に達すること、【○!2】飽和ル-プ密度はアレニウス依存性を示し照射強度の1/2乗に比例することが明らかとなり、このことから複格子間原子が実質的なル-プ核であることが結論された。常陽、RTNS-II照射での450℃近傍における転位ル-プ密度を電子線照射をもふくめ損傷速度(dpa/s)をパラメ-タとして比較すると、全体がほぼ(dpa/s)^<1/2>に比例した関係にあることがわかった。このことは電子線照射によって得られた転位ル-プ発生モデルをPKAエネルギ-や損傷速度の異なる中性子照射にまで適用できることを意味するとともに、損傷速度が重要な照射相関パラメ-タであることを示している。(2)核融合炉要素材料である各種セラミックスの非晶質化およびスエリング現象は、これらの材料の適合性を決める重要な要素である。本研究ではMgO-Al_2O_3系、熱分解炭素等の各種セラミックスを中性子イオンおよび電子線で照射し、それによる構造変化を電顕を用いて調べた。その結果MgAl_3O_2で耐スエリング性が高いのは、不定比組成の転位ル-プが照射下で不安定であることに起因すること、スエリング現象と非晶質化には、空孔の蓄積過程を通して強い関連があることなどが明らかになった。