原子炉圧力容器鋼中の照射誘起ナノ析出物および照射欠陥の形成・発展過程の解明

阐明反应堆压力容器钢中辐照诱导纳米析出物和辐照缺陷的形成和发展过程

• 批准号: 06J05184
• 负责人: 外山 健
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05184/
• 关键词: 照射脆化; 原子炉圧力容器鋼; ナノ析出物; 陽電子消滅; 3次元アトムプローブ

原子炉圧力容器(RPV)鋼の照射脆化の主因となるCuナノ析出物および照射欠陥(ナノボイド・転位ループなど)に関して、商用稼働中の加圧水型炉である欧州Doel炉のRPV鋼監視試験片を対象として、陽電子消滅法と3次元アトムプローブ(3D-AP)の併用によるナノ組織分析を行った。その結果、Cuナノ析出物の形成過程がCu濃度によって異なることが3D-AP観察から分かった。すなわち、監視試験片のCu濃度が高い(0.30%)場合、わずか3年間の照射期間に相当する低い照射量(0.83×10^<19>n/cm^2)からCuナノ析出物が形成された。一方、中程度(0.15%Cu)の場合、3年間の照射後は未だCuナノ析出物は形成せず、約10年間に相当する照射(3.7×10^<19>n/cm^2)後、Cuナノ析出物が初めて観察された。Cu濃度が低い(0.05%Cu)場合、20年間の照射期間に相当する最も高い照射量(6.4×10^<19>n/cm^2)でもCuナノ析出物はほとんど形成しないことが分かった。また、陽電子消滅測定から、高Cu材では、照射量が増加するとともに空孔型欠陥への陽電子捕獲割合が増加し、高照射量(20年相当)では、空孔クラスターが形成することが分かった。従って、Cuナノ析出物は比較的低い照射量から形成し、次いで空孔型欠陥(照射欠陥)が蓄積することを実験的に直接示した。一方、中Cu材では、低照射量では陽電子は主に空孔型欠陥に捕獲され消滅するが、照射量の増加とともにCuナノ析出物への陽電子捕獲が増加した。低Cu材では、照射量の増加とともにCu原子が関与しない空孔型欠陥への陽電子捕獲が増加した。以上の結果は、これまでほとんど報告例のない実際のRPV鋼中で長期間の照射中に起きるナノ組織の変化(Cuナノ析出物や照射欠陥の形成・発展過程)を明らかにしたものである。

The main cause of radiation embrittlement of RPV steel in atomic furnace is Cu ~(2 +) precipitates and irradiation defects. The microstructure analysis of RPV steel monitoring samples in European Doel furnace is carried out by using positron annihilation method and three-dimensional irradiation (3D-AP) method. As a result, the formation process of Cu precipitates varies according to Cu concentration. When the Cu concentration in the monitoring sample is high (0.30%), the Cu precipitate is formed due to the low exposure (0.83×10^ n/cm^2) during the irradiation period of 3 years<19>. In the case of a square or medium level (0.15% Cu), Cu precipitates are not formed after 3 years of irradiation, and Cu precipitates are initially observed after about 10 years of irradiation (3.7×10^<19>n/cm^2). When the Cu concentration is low (0.05%Cu), the highest exposure dose (6.4×10^ n/cm^2) during the 20-year irradiation period <19>corresponds to the formation of Cu precipitates. Positron annihilation measurement, high Cu material, increased exposure, increased void hole defect, increased positron capture separation, high exposure (equivalent to 20 years), increased void hole defect formation, increased exposure. For example, the formation and accumulation of Cu precipitates at relatively low irradiation doses are directly indicated by the presence of vacancy holes. For example, in the case of a square or medium Cu material, the capture of positrons in the main hole is increased due to the increase in the exposure amount and the increase in the capture of positrons in the Cu precipitate. The increase in the exposure of Cu atoms to low Cu materials and the increase in the capture of positrons due to the lack of oxygen in the pores The above results show that the microstructure of RPV steel in the medium and long term irradiation (Cu precipitate and formation and development process of irradiation defect) has changed obviously.

项目成果

陽電子消滅法および3次元アトムプローブで調べた低Cu原子炉圧力容器鋼ザーベイランス試験片(ベルギーDoel-4炉)

正电子湮没法和三维原子探针研究的低铜核反应堆压力容器钢监测标本（比利时Doel-4反应堆）

• 发表时间: 2008
• 作者: 土屋直柔、外山健、畠山賢彦、永井康介、長谷川雅幸、A. Almazouzi;E. van Walle;R. Gerard
• 通讯作者: R. Gerard

顕微鏡法による材料開発のための微細構造研究最前線(7)特集:原子炉圧力容器鋼中の亜粒界におけるP等偏析の3次元アトムプローブ観察

利用显微镜进行材料开发的微观结构研究前沿（7）专题：反应堆压力容器钢亚晶界磷偏析的3D原子探针观察

• 发表时间: 2007
• 期刊: まてりあ 46
• 作者: 外山健、永井康介、長谷川雅幸、A. Almazouzi;E. van Walle;R. Gerard
• 通讯作者: R. Gerard

Nanostructural evolution in in-service nuclear reactor pressure vessel steels studied by three dimensional atom probe and positron annihilation

通过三维原子探针和正电子湮灭研究在役核反应堆压力容器钢的纳米结构演化

• 发表时间: 2007
• 期刊: Acta Materialia 55
• 作者: T. Toyama;Y. Nagai;Z. Tang;M. Hasegawa;A. Almazouzi;E. van Walle;R. Gerard
• 通讯作者: R. Gerard