クラスターダイナミクスによる照射下微細組織発達

Microstructural evolution under irradiation studied by cluster dynamics

阿部 陽介  ; 實川 資朗

Abe, Yosuke; Jitsukawa, Shiro

さまざまな照射条件下での構造材料の微細組織変化や特性変化を予測し、許容できる照射硬化量の指標を得るためには、微細組織変化において重要である自己格子間原子型(SIA)クラスターの数密度を精度よく予測できる数値モデルの構築が必須である。本研究では、従来の支配方程式において1次元運動を行うSIAクラスターの捕捉核としての空孔-不純物原子複合体及び溶質原子の時間発展方程式を組み込むことにより、パラメータ調整が不必要な定式化を行った。その結果、オーステナイト鋼と鉄の両材料において、SIAクラスターの数密度,サイズともに実験データとのよい一致が得られた。また、同じ照射条件下において、オーステナイト鋼の方が鉄よりもSIAクラスターの数密度が高くなる要因として、カスケードにより生成される欠陥クラスターの最大サイズ,点欠陥の移動度などがその律則因子として重要であることが示された。

It is known that the presence of even a small amount of impurities in interstitial positions can have a drastic influence on the one-dimensional (1D) motion of self-interstitial atom (SIA) loops depending on temperature and thus the accumulation of radiation damage in materials. In this study, a conventional cluster dynamics (CD) model have been extended to allow 1D motion for SIA loops. In addition, the CD model was developed by taking into account the trapping effects of 1D migrating SIA loops by ether V-C complexes or solute atoms, and preliminary calculations were performed. Results of calculation and those of irradiation experiments for -iron and austenitic stainless steel were compared. The difference and underlying mechanism of microstructural evolution between -iron and austenitic stainless steel is discussed.