第一原理計算に基づくキネティックモンテカルロによる鉄中におけるリン拡散の考察

Study on phosphorus diffusion in iron using kinetic Monte Carlo based on first-principles calculation

海老原 健一   ; 鈴土 知明   ; 山口 正剛   

Ebihara, Kenichi; Suzudo, Tomoaki; Yamaguchi, Masatake

原子力構造材料では、熱や照射による溶質や不純物元素の拡散偏析により強度変化が起こるため、材料内元素の拡散偏析過程の適切な理解に基づく拡散偏析の評価・予測モデルが望まれる。特にリン(P)は粒界脆化を起こす元素の1つであることから照射誘起粒界P偏析のレート理論モデルが開発されている。モデルでは、第一原理計算に基づく空孔(V)及び鉄格子間原子(SIA)との相互作用によるP原子の移動機構が組込まれており、V機構については、キネティックモンテカルロ法で算出した拡散係数が用いられている。しかし、SIAによるP移動については、第一原理計算が見出した移動モデルの一部のみを用いて理論解析で算出した係数が使われている。本発表では、第一原理計算で見出されたSIAとPの相互作用の移動モデルを適切に考慮し、それに対する拡散係数をキネティックモンテカルロ法で評価し、V機構の係数と比較した。その結果、SIAとPの相互作用によるP拡散は、V機構のそれより早いことが分かり、SIAによるP拡散が無視できないことが明らかとなった。

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