Migration of rhenium and osmium interstitials in tungsten

タングステン中のレニウムおよびオスミウム格子間原子の運動

鈴土 知明   ; 山口 正剛   ; 長谷川 晃*

Suzudo, Tomoaki; Yamaguchi, Masatake; Hasegawa, Akira*

タングステンは将来の核融合炉のプラズマ対向被覆材として期待されている。しかしながら、材料を硬化させる照射誘起析出の発生が実用化に向けて課題とされている。照射誘起析出現象の出現を精度良く予測するには、レニウムやオスミウム等の照射下で核変換反応より生成される溶質原子の運動を把握することが重要である。本論文では、我々はアトミックキネティックモンテカルロ法を用いてこれらの溶質原子の運動を計算機シミュレーションより解析した。なお、溶質原子はタングステンと混合ダンベルを作っていると仮定した。解析の結果、回転障壁エネルギーが低いためこれらの混合ダンベルは3次元運動になり、その障壁エネルギーが拡散係数に大きく影響することがわかった。また、それらの3次元運動は空孔等の球状の欠陥の運動のような単純な運動モデルに帰結することができないことがわかった。

Tungsten is expected to be a promising plasma-facing material for future fusion devices, but radiation-induced precipitation (RIP), which leads the material to hardening, is a concern at their practical use. One of the keys to accurate prediction of the emergence of RIP is migration of solute atoms, rhenium and osmium, that are produced by nuclear transmutation through irradiation. We conduct a series of numerical simulations using an atomic kinetic Monte Carlo method and investigate the migration of these solute atoms in the form of tungsten-rhenium and tungsten-osmium mixed dumbbells, considered to be the most efficient "carriers" of the solute atoms. We find that the low rotation energy barrier of these mixed dumbbells leading to three-dimensional migration greatly influences their diffusivities. The result also suggests that, although these dumbbells have three-dimensional motion, one cannot simply reduce their migration behavior to that of vacancy-like spherical objects.