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実機条件における原子炉圧力容器鋼中の不純物元素拡散係数の導出

实际条件下反应堆压力容器钢中杂质元素扩散系数的推导

基本信息

批准号：
11J09980
负责人：
蔵本明
金额：
$ 0.83万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09980/
关键词：
原子炉圧力容器鋼不純物拡散 3次元アトムプローブ拡散 Cu析出物

项目摘要

この研究は原子炉圧力容器鋼中のCu等の不純物元素の拡散係数を原子炉稼働時の圧力容器の温度(300℃)に、できるだけ近い温度において、実験的に求めることを目的としている。本年度は3次元アトムプローブを用いて550℃における純Fe中のCuの拡散係数を求めた。これまではSaljeらが、700℃付近の拡散係数を実験で求めたものが最も低温の領域で求めた値であったが、3次元アトムプローブを用いてFe中の不純物拡散を観察することで従来よりもわずかな拡散長で拡散係数を求めることが可能となり、より低温で拡散係数を求めることができるようになった。純FeにCuを蒸着し、550℃で10^6秒間焼鈍した試料を3次元アトムプローブ観察した。純Fe中においてCuが蒸着面から拡散している様子が観察され、その濃度分布を求めることができた。濃度分布から拡散係数を導出すると、約4×10^<-11>[cm^2/s]であることが分かった。この結果を過去の研究例と比較すると、1977年にSaljeらが求めたものから外挿して求めた値と比較してわずかに高く、1968年にRothmanらが求めた値から外挿した値より低いことが分かった。また、拡散したCuの空間分布から、Cu原子同士の相互作用により局所的にCuが集まっている可能性が示唆された。このように、原子の空間分布を観察できる3次元アトムプローブを用いることで不純物拡散時のそれらの相互作用が拡散に及ぼす影響を調べることが可能となりつつある。以上のように、原子炉稼働時の圧力容器の温度に従来よりも近い温度で実験的に拡散係数を求めることができた。この結果は、より信頼性の高いFe中のCuの拡散係数として今後活用されることが期待される。

The dispersion coefficient of Cu and other impurities in the pressure vessel steel of atomic furnace is studied. The temperature of the pressure vessel during the operation of atomic furnace is 300℃. This year, the dispersion coefficient of Cu in pure Fe was calculated at 550℃. The dispersion coefficient of impurities in Fe can be found in the range of the lowest temperature at 700℃. The dispersion coefficient of impurities in Fe can be found in the range of the lowest temperature at 700 ℃. Pure Fe and Cu were evaporated at 550℃ for 10^6 seconds. The concentration distribution of Cu in pure Fe was investigated. The dispersion coefficient of the concentration distribution is about 4×10^<-11>[cm^2/s]. The results of this study were compared with those of Salje in 1977 and Rothman in 1968 The spatial distribution of Cu and the interaction of Cu atoms with each other show the possibility of Cu aggregation. The spatial distribution of these atoms can be observed in three dimensions. The dispersion of impurities and their interactions can be modulated. The temperature of the pressure vessel during the operation of the atomic furnace is determined by the dispersion coefficient of the pressure vessel. The results show that the dispersion coefficient of Cu in Fe is higher than that in Fe, and the dispersion coefficient of Cu is higher than that in Fe.