Solute elements suppress the radiation damage in W alloys; Comparison between first-principles-based modeling and experimental evidence

溶質元素によるW合金の照射損傷の抑制; 第一原理計算に基づくモデリングと実験的証拠の比較

鈴土 知明   ; 外山 健*; 波多野 雄治*; Wang, J.*

Suzudo, Tomoaki; Toyama, Takeshi*; Hatano, Yuji*; Wang, J.*

タングステン結晶中のさまざまな溶質原子の安定性と移動性を第一原理計算によって調べたところ、1次元運動をする弾き出されたW格子間原子が特定の溶質原子と結合して混合ダンベルを形成することがわかった。また、それらの混合ダンベルは3次元的に容易に拡散する経路を有していることがわかった。また、キネティックモンテカルロによるシミュレーションでは、混合ダンベルが照射誘起空孔を抑制できることを示唆し、実験結果と一致した。発表では、最近の様々なタングステン二元合金の第一原理計算や実験の展開についても紹介する。

We conducted first-principles investigations of stability and mobility of various solute atoms in W crystals, and discovered that displaced W atoms having one-dimensional motion bind with some specified solute atoms and form mixed dumbbells. We also discovered easy three-dimensional migration paths of the mixed dumbbells. This study was followed by kinetic Monte Carlo modeling, which suggested that the mixed dumbbells can suppress radiation-induced vacancies, agreeing with experimental evidence. In the presentation, we also explain recent updates of first-principles investigation and experiments for various W binary alloys.