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キネティックモンテカルロ法によるカスケード損傷のアニーリング解析

Cascade damage annealing analyses using kinetic Monte Carlo method

鈴土 知明; 山口 正剛; 都留 智仁; 濱口 大; Golubov, S.*; Stoller, R.*

Suzudo, Tomoaki; Yamaguchi, Masatake; Tsuru, Tomohito; Hamaguchi, Dai; Golubov, S.*; Stoller, R.*

原子炉構造材料中の照射カスケード損傷を実験的に観察することは不可能であり、その解析は分子動力学(MD)に頼らざるを得ないことが知られている。しかし、MDが追える時間スケールは100ピコ秒程度であり、損傷の長期的な変化を解析することはできないため、MDで得られたカスケード損傷データを入力として、キネティックモンテカルロ法によるアニーリングシミュレーションが重要となる。このような背景がある中、最近、鉄中の格子間原子クラスターの運動に関する理論に進展があったため、新たなアニーリングシミュレーションが可能となり、シミュレーションを実際に行ってみた。その結果、従来よりも照射損傷効果が少なくなることがわかった。この事実は、従来の研究において、照射損傷を過大評価していたことを意味しており、今後のさらなる検討が必要である。以上のように本成果は原子力分野の材料研究開発に資する成果である。

Cascade displacements in structural nuclear materials cannot be observed by experimental methods, and molecular dynamics (MD) is the only tool to investigate such a phenomenon. Nevertheless, time length MD can follow is 100 ps, and MD is not available for the long-term analysis of radiation damage. Thus the application of kinetic Monte Carlo method to annealing simulations starting from the results given by cascade damage MD simulations is of importance. Recently the understanding of the migration of self-interstitial atom cluster were newly established, and we reevaluated the annealing behavior using the new theory. The results indicated that the radiation damage in Fe is overestimated in the past study. This work is useful for the R&D of nuclear materials.

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