原子炉圧力容器鋼中の照射誘起ナノ析出物および欠陥の形成・発達過程の解明と制御

核反应堆压力容器钢辐照纳米析出物和缺陷的形成和发展过程的阐明和控制

• 批准号: 15106015
• 负责人: 長谷川 雅幸
• 金额: $ 56.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15106015/
• 关键词: 陽電子消滅; 原子炉圧力容器鋼; 照射脆化機構; 照射促進ナノ析出物; 3次元アトムプローブ; 照射誘起ナノ析出物

原子炉圧力容器(RPV)鋼の照射脆化の主原因とされている1nm程度の大きさのCu(富裕)析出物(CRP)についてはその原子レベルでの機構解明は未だ不十分である。本研究では、最近我々が発見したFeマトリクス中のCuナノ析出物の陽電子量子ドット現象を利用するとともに最新の3次元アトムプローブも併用し、照射下での(サブ)ナノCRPの形成と発展を明らかにすることを目的とする。本年度は先ず、購入した半導体検出器などを利用し、デジタル・オッシロスコープを用いた新方式の陽電子寿命・運動量相関(AMOC)装置を完成させた。この装置を用い、FeCuモデル合金中に生ずるCuナノ析出物は熱時効析出の初期から既に純Cu銅であることなどを明らかにした。次いで陽電子消滅特性の精密計算に必要な計算方式(電子間の多体効果に由来する自己エネルギーを考慮したGW方式)の開発を行った。RPV鋼の照射脆化を調べるには、発電炉の実機監視試験片を解析することが欠かせない。しかしながら、実機監視試験片のナノ材料学的な解析が行われたことは殆どないのが現状である。我々はこの点を解決すべく、以下の2種の監視試験片を入手し解析を行った。先ず日本原子力発電の東海1号炉(約20年間稼働後1998年廃炉)の監視試験片では、(i)いわゆる照射欠陥は殆ど認められず、Cuナノ析出物のみが形成していること、(ii)しかしながら、同じ試験片を材料試験炉で約10000倍早い照射速度で照射したところ、逆にCuナノ析出物は認められず、照射欠陥のみが生じていること、などを明らかにした。次にベルギーのDoel2号炉監視試験片(溶接部)を入手し、低Cu材と高Cu材では、Cuナノ析出物と照射欠陥の形成・発展挙動が大きく異なることを見いだした。これら実機試験片に関する結果は、この分野で非常に重要な新知見である。

Atomic furnace force container (RPV) radiation embrittlement is the main cause of radiation embrittlement. The main reason is the degree of 1nm. The amount of Cu (rich) precipitates (CRP) is higher than that of the atomic energy system. In this study, recently we have seen a lot of Cu precipitates in this study. We have recently seen the use of the latest three-dimensional electron microscopy in the Fe microwave. The purpose of this study is to show that the purpose of the exhibition is to use and irradiate the three-dimensional emission CRP. This year, the first and second half-body exporters have adopted a new method to improve the performance of the electric power generation equipment (AMOC). The precipitates of raw Cu in the alloy used in the equipment and FeCu alloy are precipitated as soon as possible. Both the initial temperature and temperature of the precipitates in the Cu alloy are very clear. For the precise calculation of the characteristics of secondary electronic devices, the necessary calculation methods (for example, the multi-body system between computers) are used to carry out the operation of the GW mode. The RPV radiation embrittlement test film and the electric furnace machine test film are used to analyze the failure. On the basis of the analysis of the data in the field of materials science, there are no significant differences between the two systems in the field of materials. We will start with the analysis of the following two kinds of monitoring films. After 20 years of harvest in 1998, the Japanese atomic power plant No. 1 (about 20 years after harvest) was used to monitor the temperature of the film, (I) the radiation of low temperature, high temperature If you are not exposed to radiation, please do not know if you are suffering from radiation. For the first time, the Doel2 furnace test film (fusion part) is used, the low Cu material is high copper material, and the Cu precipitates are not irradiated properly. It is very important to have new insights into the results of the test results and the differences between the two groups.

项目成果

Y.Nagai, et al.: "Ultrafine Cu Precipitates in RPV Model Alloys Studied by Positron Annihilation and 3D Atom Probe"Proc.of 11^th Int.Conf. On "Environmental Degradation of Materials in Nuclear" Power Systems - Water Reactors", (August 10-14, 2003, Stevens

Y.Nagai 等人：“通过正电子湮灭和 3D 原子探针研究的 RPV 模型合金中的超细铜沉淀”第 11 届国际会议论文集。

T.Chiba et al.: "Electronic Structure of Nanosized bcc Cu Precipitates in Fe-Cu Alloys Studied by Positron 2D-ACAR"Material Science Forum. 445-446. 380-384 (2004)

T.Chiba 等人：“通过正电子 2D-ACAR 研究的 Fe-Cu 合金中纳米级 bcc Cu 沉淀的电子结构”材料科学论坛。

Irradiation Induced Vacancy-Cu Aggregations in Fe-Cu Model Alloys of Reactor Pressure Vessel Steels Studied by Positron Annihilation

反应堆压力容器钢Fe-Cu模型合金中辐照诱导空位-Cu聚集现象的正电子湮灭研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: The Effect of Radiation on Materials : 21st International Symposium ASTM STP 1447
• 作者: 田中 雅晃;他;T.Honma;T. Kawashima;Matsumoto-Kitano M;Y.Nagai
• 通讯作者: Y.Nagai

Irradiation-induced vacancy and Cu aggregations in Fe–Cu model alloys of reactor pressure vessel steels: state-of-the-art positron annihilation spectroscopy

• DOI: 10.1080/02678370412331370215
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: Philosophical Magazine
• 影响因子: 1.6
• 作者: M. Hasegawa *;Z. Tang;Y. Nagai;T. Chiba;E. Kuramoto;M. Takenaka

M Hasegawa et al.: "Irradiation Induced Vacancy and Cu Aggregations in Fe-Cu Model Alloys of Reactor Pressure Vessel Steels : State-of-the-Art Positron Annihilation Spectroscopy"Phil.Mag.. (掲載受理済). (2004)

M Hasekawa 等人：“反应堆压力容器钢的 Fe-Cu 模型合金中的辐照诱导空位和 Cu 聚集：最先进的正电子湮灭光谱”Phil.Mag.（接受出版）。