Numerical estimation of phosphorus transport for different migration modes in -iron

鉄における異なる移動モードに対するリンの輸送の数値評価

海老原 健一   ; 鈴土 知明   ; 山口 正剛   

Ebihara, Kenichi; Suzudo, Tomoaki; Yamaguchi, Masatake

中性子照射された原子炉圧力容器鋼において粒界脆化を引き起こすとされているリン原子の粒界への偏析は、さまざまな照射条件において評価されることが望まれている。第一原理計算に基づくレート理論によって粒界リン偏析を評価するため、鉄中の混合ダンベルの拡散係数を第一原理計算に基づくキネティックモンテカルロシミュレーションで評価し、八面体格子間サイトのリンと空孔移動モードの拡散係数と比較したところ、混合ダンベルと八面体格子間サイトのリンは空孔移動モードよりずっと早く拡散することがわかった。また、評価されていた拡散係数を組み入れたレート理論モデルで照射誘起粒界リン偏析の計算をしたところ、モデルの修正が必要であることがわかった。また、発表では現在進行中である分子動力学シミュレーションを用いたリンの偏析過程の調査について触れる予定である。

It is desired that segregation of phosphorus(P), which is known to to cause GB embrittlement in neutron-irradiated reactor pressure vessel steels, to grain-boundary is estimated for various irradiation conditions. In order to evaluate GB P segregation using the first-principles-based rate theory model, we evaluated the diffusion coefficient(DC) for mixed interstitial dumbbell(MID) in -iron using the first-principles-based kinetic Monte Carlo(kMC) simulation, and compared it with those both for octahedral interstitial P(octP) atoms and for the vacancy(V) migration mode. As results, it was confirmed that DCs of MIDs and octP atoms are much larger than that of V migration mode. In addition, by applying the model incorporating the evaluated DCs to simulation of GB P segregation, it was found that the model needs to be modified. Furthermore, we will describe the investigation of the process of GB P segregation using molecular dynamics simulation.