Elucidation of the radiation-induced amorphization mechanism of fine precipitates in nuclear materials by atomic resolution analysis

通过原子分辨率分析阐明核材料中细小沉淀物的辐射诱导非晶化机制

• 批准号: 22K04982
• 负责人: 叶野 翔
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04982/
• 关键词: 照射誘起非晶質化; イオン照射; M23C6; 照射損傷

近年の原子力材料研究では、酸化物分散強化鋼に代表されるように、材料中に微細析出物を分散させることで、種々の材料特性の改善が図られている。これ故、材料中の微細析出物の照射下相安定性については、重要な評価項目として認識されており、世界的なムーブメントが起きている。材料中の微細析出物（炭化物、酸化物、窒化物）の照射下安定性については、1980年代より、その研究骨格が構築されてきており、アンチサイト欠陥形成（トポロジカルディスオーダリング）、ケミカルディスオーダリング等、結晶の長周期構造の乱れに端をなした系のエントロピー増加が現象を制御するキーファクターとして認識されている。これらより、本申請では、原子分解能解析による原子力材料中の微細析出物の照射誘起非晶質化の機構解明を研究目的とし、そのモデル材の作製と照射組織発達を評価した。令和4年度は核融合炉構造材料のF82H鋼中に存在する炭化物を対象とし、そのモデル材としてクロム（Cr）を主成分とする炭化物のインゴットを真空誘導加熱炉を用いて作製した。ここでは、その化学組成を制御することで、照射誘起非晶質化の発現挙動に対する炭化物の化学組成影響を調査した。その結果、照射誘起非晶質化は炭化物中の固溶タングステン（W）濃度に強く依存し、その発現濃度が＞10 at.%Wであることを実験的に明らかにした。なお、当該炭化物インゴットによる格子定数のW濃度依存性の評価結果では、実機材料中でのCr系炭化物の固溶W濃度は～10 at.%と見積もられており、ここで明らかになった実験結果は、これまでに、F82H鋼に対する中性子やイオン、電子線照射で確認された炭化物の非晶質化を矛盾なく説明できることが分かった。

In recent years, the research of atomic force materials has been carried out on behalf of the dispersion of fine precipitates in materials and the improvement of material characteristics. Therefore, the phase stability of fine precipitates in materials under irradiation is very important to evaluate the project and understand the world. Fine precipitates in materials The stability of carbon, acid, and sulfur compounds under irradiation has been studied in the 1980s. The structure of the structure, the formation of the structure, and the increase of the phenomenon of the crystal long-period structure disorder have been studied. This application aims to study the mechanism of radiation-induced amorphization of fine precipitates in atomic force materials for atomic decomposition energy analysis, and to evaluate the preparation and development of radiation-induced microstructures of fine precipitates. In the fourth year of this year, there are some carbonized materials in F82H steel, which is the structural material of nuclear fusion furnace. To investigate the influence of irradiation on the chemical composition of carbonized materials Results: Irradiation-induced amorphization The solid solution concentration (W) in the carbonized matter is strongly dependent on the concentration, and the occurrence concentration is>10 at.% W When the carbide is separated from the solid solution, the W concentration dependence of the lattice constant is evaluated. The W concentration of the Cr carbide in the solid solution is ~10 at.%. The results show that F82H steel has been irradiated with electron rays to confirm the amorphization of carbonized matter.