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鉄中におけるリン拡散の考察海老原 健一; 鈴土 知明; 山口 正剛
no journal, ,
原子力構造材料では、熱や照射による溶質や不純物元素の拡散偏析により強度変化が起こるため、材料内元素の拡散偏析過程の適切な理解に基づく拡散偏析の評価・予測モデルが望まれる。特にリン(P)は粒界脆化を起こす元素の1つであることから照射誘起粒界P偏析のレート理論モデルが開発されている。モデルでは、第一原理計算に基づく空孔(V)及び鉄格子間原子(SIA)との相互作用によるP原子の移動機構が組込まれており、V機構については、キネティックモンテカルロ法で算出した拡散係数が用いられている。しかし、SIAによるP移動については、第一原理計算が見出した移動モデルの一部のみを用いて理論解析で算出した係数が使われている。本発表では、第一原理計算で見出されたSIAとPの相互作用の移動モデルを適切に考慮し、それに対する拡散係数をキネティックモンテカルロ法で評価し、V機構の係数と比較した。その結果、SIAとPの相互作用によるP拡散は、V機構のそれより早いことが分かり、SIAによるP拡散が無視できないことが明らかとなった。
-iron海老原 健一; 鈴土 知明; 山口 正剛
no journal, ,
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。
海老原 健一; 鈴土 知明; 山口 正剛
no journal, ,
原子炉圧力容器材の健全性確保のため、照射下での粒界におけるリンの偏析の定量的評価が必要である。八面体格子間サイトを移動するリン原子を考慮し、また第一原理計算に基づくkMCシミュレーションで評価された拡散係数を使用し、照射誘起粒界リン偏析を評価するコードが開発されている。しかし、粒界におけるリン原子のトラップ・デトラップ過程が考慮されていないため、粒界リン被覆率を評価できない。本研究では、トラップ・デトラップ過程をMDシミュレーションの結果に基づいてモデルに組み込み、粒界リン被覆率の温度依存性を調べた。結果として、照射誘起粒界リン偏析が再現され、これまでのモデルでは計算できなかった高温領域における熱偏析を示す結果も得られた。