Effect of Re and Os in W under irradiation; Comparison between numerical and experimental results

照射下におけるW中のReおよびOsの影響; 計算機シミュレーションと実験結果の比較

鈴土 知明   ; 都留 智仁   ; 長谷川 晃*

Suzudo, Tomoaki; Tsuru, Tomohito; Hasegawa, Akira*

タングステン材は将来のプラズマ対向材の有力な候補になっているが、照射誘起析出が発生し材料が硬化することが実用に向けての懸念材料になっている。タングステンの照射誘起析出現象を正確に予測するには、核変換によってタングステン材内に生成されるレニウムとオスミウムの安定性および移動性を知ることが重要になってくる。本研究では、第一原理計算手法とキネティックモンテカルロ法を用いて、これらの溶質元素の振る舞いを詳しく調査した。その結果、照射で弾き出されたタングステン原子は初め一次元運動するが、すぐに溶質原子と結合し混合ダンベルを形成し溶質原子を移動させることがわかった。また、その時の移動次元も3次元に変化することがわかった。

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 stability and migration of solute atoms, rhenium (Re) and osmium (Os), that are produced by nuclear transmutation through irradiation. We conduct a series of numerical simulations using ab initio and an atomic kinetic Monte Carlo method to examine the behaviour of these solute elements. We find that tungsten interstitial atoms displaced by radiation favourably form mixed dumbbell with the solute atoms, and these mixed dumbbells have 3D motion instead of 1D motion of SIAs.