First principles modeling on radiation defects in W and W-based alloys

WおよびW合金における照射欠陥の第一原理計算によるモデリング

鈴土 知明   ; 都留 智仁   

Suzudo, Tomoaki; Tsuru, Tomohito

中性子照射下のタングステン(W)では、レニウム(Re)およびオスミウム(Os)が核変換によって生成され、W結晶の溶質元素になる。このような合金では、SIAとRe(Os)原子が引き合うため、安定した混合ダンベルが現れる。これら2つの核変換元素の原子移動パターンを解析した結果、Re(またはOs)とW原子で構成される混合ダンベルが分離し、Re(またはOs)が隣接サイトに原子が別の混合ダンベルを形成されることを示した。これらの混合ダンベルの回転は容易なため、これらの溶質元素は、ジャンプと回転イベントを繰り返すことで長距離を移動することができると考えられる。

Rhenium (Re) and Osmium (Os) are produced from W through nuclear transmutation, and they would naturally be solute elements of W crystals under neutron irradiation. In such alloys, stable solvent-solute mixed dumbbells appear because the SIA and Re and Os substitutional atoms are attractive. Using the first-principles methods, we analyzed the atomistic migration patterns of these two transmuted elements and indicated that the mixed dumbbells composed of Re (or Os) and W atoms occasionally become separated, and the Re (or Os) atom jumps to the neighboring site forming another mixed dumbbell. Because the rotation of these mixed dumbbells is easy, these solute elements can be carried for long distance by iteration of jumping and rotation events.