Effect of pulse irradiation of charged particles on the evolution of damage structures

带电粒子脉冲辐照对损伤结构演化的影响

• 批准号: 22K04985
• 负责人: 義家 敏正
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 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-22K04985/
• 关键词: パルス照射; 照射損傷; 原子力材料; イオン照射; 電子照射; 陽電子消滅分光法; 透過電子顕微鏡法; 格子欠陥; 反応速度論

原子力材料の照射損傷の研究には、加速器による荷電粒子を用いた、模擬照射実験が広く行われている。高エネルギーの高周波加速器では、多くの場合ON/OFFを繰り返すパルスビームが照射される。パルスビーム照射と連続ビーム照射では材料の損傷蓄積過程が異なり、解明すべき重要な課題である。本研究は反応速度論に基づき、照射欠陥の形成・成長を微分方程式にして数値解を求めるシミュレーションと、京都大学複合原子力科学研究所の電子線型加速器と、法政大学イオンビーム工学研究所のタンデム加速器を用いたパルス照射実験により、金属の照射損傷構造に及ぼすパルスビームの持続時間や周期の影響を実証し、機構を解明する。照射後特性試験としては、透過電子顕微鏡観察と陽電子消滅寿命測定により、シミュレーション結果と比較検討できるデータ（ボイドと格子間原子型転位ループの密度とサイズ）を取得する。令和4年は、令和5年度からの計算機シミュレーションと、電子照射とイオン照射実験の準備を行った。京都大学ではワークステーションを設置した。反応速度論に基づく格子間原子型転位ループとボイドの成長をシミュレートする基本的ソフトを制作した。パルス照射は、パルスを表す矩形波をフーリエ級数として取り入れた。実験用試料としてニッケルと鉄の電子顕微鏡観察用と陽電子消滅分光法用を作製した。電子照射中の照射温度が制御できる照射ターゲットを製作した。試料温度が300℃でも±2℃の変動で電子照射中も制御できることを確認できた。イオン照射実験準備としては、本研究が必要とするパルス照射を行う準備を行った、タンデム加速器により、カーボンターゲットとシリコン基板を用いた照射実験を行い、必要なパルス照射実験ができることを確認した。照射損傷に必要な情報を得るために2つの学会に参加して情報収集と本研究の妥当性について討論を行った。

Research on <s:1> irradiation damage <e:1> of atomic force materials に に, を use of accelerator による charged particles を に た, simulation irradiation experiment が wide く field われて に る る. High エ ネ ル ギ ー の high frequency accelerator で は, multiple く の occasions ON/OFF を Qiao り return す パ ル ス ビ ー ム が irradiation さ れ る. パ ル ス ビ ー と ム exposure even 続 ビ ー ム irradiation で の は material damage accumulation process が different な り, interpret す べ き important topic な で あ る. This study は に anti 応 speed theory base づ き, illuminate owe 陥 の formation, growth を differential equations に し て the numerical solution を め る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と compound atomic force scientific research institute, Kyoto university の electron linear accelerator と, thammasat university イ オ ン ビ ー ム engineering institute の タ ン デ ム accelerator を with い た パ ル ス irradiation be 験 に よ り, metal の irradiation damage ぼ に and す パ ル ス ビ ー ム の の や 続 time cycle impact を be し, institutions を interpret す る. Properties test after irradiation と し て は and examines through electronic 顕 micro mirror 観 と positron eliminate biometry に よ り, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results と beg で 検 き る デ ー タ (ボ イ ド と cubicle type atomic planning a ル ー プ の density と サ イ ズ) を obtain す る. In the 4th year of the Reiwa era った and the 5th year of the Reiwa era ショ ら <s:1> computer シ ュレ ュレ ショ ショ と と と と と と と と と と と と electron irradiation と <s:1> <s:1> irradiation experiment を preparation を work った. Kyoto University で, ワ, で, ステ, ステ, ショ, を, を set up た た. Anti 応 に speed theory base づ く cubicle type atomic planning a ル ー プ と ボ イ ド の growth を シ ミ ュ レ ー ト す る basic ソ フ ト を making し た. は パ ル ス exposure, パ ル ス を table す rectangular wave を フ ー リ エ series と し て take り れ た. Laboratory test materials と てニッケ てニッケ てニッケ と と iron rod electron 顕 micromirror 観 examination と positron elimination spectrophotometry を preparation た. In electron irradiation, the <s:1> irradiation temperature が controls the で る る る irradiation タ ゲットを ゲットを ゲットを to make <s:1> た. The test sample temperature is が300℃で <e:1> ±2℃. During the <s:1> variable で electron irradiation, the <s:1> control で る る る とを とを とを is confirmed, and で た た た た. イ オ ン irradiation be 験 prepare と し て は, this study が necessary と す る パ ル ス irradiation lines を う prepare を っ た, タ ン デ ム accelerator に よ り, カ ー ボ ン タ ー ゲ ッ ト と シ リ コ ン substrate を with い た irradiation be 験 を い, necessary な パ ル ス irradiation be 験 が で き る こ と を confirm し た. Irradiation damage に な intelligence を's necessary る た め に 2 つ の learn に attend し て intelligence 収 set と this study の justice に つ い て discuss を line っ た.