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論文

Grain-boundary phosphorus segregation in highly neutron-irradiated reactor pressure vessel steels and its effect on irradiation embrittlement

端 邦樹; 高見澤 悠; 北條 智博*; 海老原 健一; 西山 裕孝; 永井 康介*

Journal of Nuclear Materials, 543, p.152564_1 - 152564_10, 2021/01

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2020.152564
 被引用回数：12 パーセンタイル：91.16(Materials Science, Multidisciplinary)

加圧水型軽水炉(PWR)または試験炉において0.3-1.2$$times$$10$$^{20}$$ n/cm$$^{2}$$ (E$$>$$1MeV)の範囲で中性子照射された原子炉圧力容器鋼(リン含有量: 0.007-0.012wt.%)について、粒界リン偏析量をオージェ電子分光分析により測定した。粒界リン偏析量は照射量に依存して増加した。速度論に基づくシミュレーションでも同様の粒界リン偏析量の増加を確認した。また、リン含有量が0.015wt.%(現在の国内原子炉圧力容器鋼の最大値相当)の材料では、1.0$$times$$10$$^{20}$$ n/cm$$^{2}$$まで照射した場合、粒界に偏析するリンの割合は10%程度増加することが予測された。PWR及び試験炉での照射材の結果を比較したところ、明確な照射速度効果は確認されなかった。文献データも含めたリン含有量0.026wt.%(海外炉のA533B鋼の中でも比較的高いリン含有量)までの材料に対して、粒界リン偏析量、照射硬化、延性脆性遷移温度(DBTT)シフトの各関係について調べたところ、照射硬化とDBTTシフトの間に直線関係が確認された。この直線関係は、このようなリン含有量の高い材料においてもDBTTの上昇は照射硬化で説明することができること、すなわち非硬化型脆化である粒界脆化の顕在化の可能性が低いことを示している。

論文

Crystal nucleation behavior caused by annealing of SiC irradiated with Ne at liquid nitrogen temperature or at 573K

相原 純; 北條 喜一; 古野 茂実*; 北條 智博; 沢 和弘; 山本 博之; 本橋 嘉信*

Materials Transactions, 48(7), p.1896 - 1900, 2007/07

https://doi.org/10.2320/matertrans.MRA2007608
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Multidisciplinary)

炭化珪素(SiC)のTEM試料を30keVN$$^{+}$$で1.9又は2.3$$times$$10$$^{20}$$Ne$$^{+}$$/m$$^{2}$$まで573K又は98Kで照射して非晶質化させた後、1273Kで30分焼鈍した。2.3$$times$$10$$^{20}$$Ne$$^{+}$$/m$$^{2}$$まで照射した試料においてはどちらの照射温度でも焼鈍後結晶核生成及び再結晶化に伴うバブル粗大化が観察された。核生成した結晶のデバイ・シェラーリングは母相のネットパターンによく重なったが、$$beta$$-SiCの(200)に相当するリングは観察されなかった。本実験の範囲では結晶核生成の照射温度依存性は見られなかった。

論文

Radiation effects on MgAl$$_{2}$$O$$_{4}$$-yttria stabilized ZrO$$_{2}$$ composite material irradiated with Ne$$^{+}$$ ions at high temperatures

北條 智博*; 山本 博之; 相原 純; 古野 茂実*; 沢 和弘; 佐久間 隆*; 北條 喜一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.123 - 127, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.095
 被引用回数：2 パーセンタイル：21.09(Instruments & Instrumentation)

スピネル及び安定化ジルコニアは原子炉材料として優れた特性が期待されている。従来までのわれわれの研究によって、60keV, Xe$$^{+}$$照射によりスピネルの非晶質化が観測される一方、安定化ジルコニアについては非晶質化が認められないことを明らかにした。本研究ではスピネル-安定化ジルコニア複合材料における欠陥生成過程について透過型電子顕微鏡を用いたイオン照射中のその場観察を行った。30keV, Ne$$^{+}$$を923, 1473Kにおいて毎秒5$$times$$10$$^{13}$$ions/cm$$^{2}$$照射した結果、923Kでは欠陥クラスター及びバブルがジルコニア粒内に均一に生成することが観測された。一方1473Kではバブルの生成のみが観測され、照射量の増加に伴い特にスピネル粒内でバブル径が顕著に増大することを明らかにした。

論文

Loop formation by ion irradiation in yttria stabilized zirconia

北條 智博*; 山本 博之; 相原 純; 古野 茂実*; 沢 和弘; 佐久間 隆*; 北條 喜一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 250(1-2), p.101 - 105, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2006.04.093
 被引用回数：6 パーセンタイル：43.85(Instruments & Instrumentation)

イットリア安定化ジルコニア(YSZ)は原子炉材料として優れた特性が期待されている。このためYSZの耐照射性を評価することはその利用のうえで不可欠である。本研究ではYSZに30keV, Ne$$^{+}$$を723-1123Kで照射し、その際に生じる構造変化について透過型電子顕微鏡を用いその場観察を行った。この結果、1023Kでは欠陥クラスター及びバブルが均一に生成することが確認された。一方1123Kでは照射初期においてバブルの生成がみられたが、照射量の増加に伴い転位ループの形成が顕著となった。さらに確認されたバブルはその多くがループ面に沿って観測されること,転位ループはおもに(100), (111), (112)面に存在することなどを明らかにした。

論文

Microstructural change with annealing of SiC irradiated with Ne at 573-673 K

相原 純; 北條 喜一; 古野 茂実*; 志村 憲一郎; 北條 智博*; 沢 和弘; 山本 博之; 本橋 嘉信*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.441 - 444, 2006/01

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.08.043
 被引用回数：1 パーセンタイル：12.86(Instruments & Instrumentation)

CVD-SiCのTEM試料を色々な温度で20keVNe$$^{+}$$で1.5$$times$$10$$^{20}$$Ne$$^{+}$$/m$$^{2}$$まで照射して引き続き1273Kで焼鈍した。573と583K照射では照射により非晶質化が起こり、焼鈍によって結晶核生成が起こった。598K照射では部分的非晶質化が起こったが焼鈍による結晶核生成は観察されなかった。673K照射では非晶質化が起こらなかった。低温照射の結果も報告する。

論文

Recrystallization behavior in SiC amorphized with He or Ne irradiation

相原 純; 北條 智博*; 古野 茂実*; 石原 正博; 沢 和弘; 山本 博之; 北條 喜一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 241(1-4), p.559 - 562, 2005/12

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.07.068
 被引用回数：5 パーセンタイル：41.08(Instruments & Instrumentation)

TEM(透過型電子顕微鏡)観察用に調整した炭化硅素(SiC)試料がTEM内で30keVNeまたは4.5keVHeイオンで室温で照射され、引き続き1273Kで焼鈍された。NeとHeは注入希ガス原子の濃度を変えるために照射イオンとして選ばれた。これらのイオン種のエネルギーとフラックスは同じようなdpa深さプロファイルとdpa速度を得るためにTRIMの計算に基づき選ばれた。この条件では、同じピークdpaに対してHeのピーク濃度はNeの約5倍と見積もられる。Heで6.3dpa(ピーク)まで照射した試料では結晶核生成が観察されたが、Neで15dpa(ピーク)まで照射した試料では観察されなかった。すなわち、He照射の場合はNe照射の場合よりも少ないdpaで結晶核生成が起こった。注入した不活性ガスの濃度が結晶核生成挙動に影響を与えることがわかった。

論文

Gas release of SiC implanted with deuterium or helium

相原 純; 沢 和弘; 古屋 吉男*; 北條 智博*; 古野 茂実*; 山本 博之; 北條 喜一; 石原 正博

Journal of the American Ceramic Society, 88(8), p.2319 - 2321, 2005/08

https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00405.x
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Materials Science, Ceramics)

ヘリウムもしくは重水素を注入したSiCのTDSを調べた。ヘリウムの放出スペクトルは1270K付近に一つの鋭いピークを持ち、そのピークは1次の放出反応に基づく式に比較的よくフィッティングされ、その活性化エネルギーは約4.4eVであった。一方、重水素の放出ピークは明らかに重なりあう二つのピークから成り(600K付近と1000K付近)、その形は昇温速度によって著しく異なった。重水素放出の過程は独立した二つの2次反応では記述できないものと思われる。

論文

Irradiation effects on yttria-stabilized Zirconia irradiated with neon ions

北條 智博; 相原 純; 北條 喜一; 古野 茂実*; 山本 博之; 二谷 訓子; 山下 利之; 湊 和生; 佐久間 隆昭*

Journal of Nuclear Materials, 319, p.81 - 86, 2003/06

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00137-5
 被引用回数：18 パーセンタイル：74.43(Materials Science, Multidisciplinary)

岩石型燃料の母材として注目されている安定化ZrO$$_{2}$$の照射特性を調べた。核分裂片による照射損傷は、高エネルギー領域で生じる電子励起による損傷と低エネルギー領域で生じる核的衝突による損傷の二種類に大きく分けることができる。この中で、材料の損傷は、核的衝突によるはじき出しが主と考えられている。そこで、原研が開発して、低エネルギーイオン加速器付設高分解能電子顕微鏡を用いて、加速電圧35keVのNe$$^{+}$$イオンを室温から1200$$^{circ}$$Cに加熱した上記材料に照射し、各温度による損傷形態の違いを明らかにした。その結果、Ne照射では、各温度領域で材料の非晶質化を観察することができず、対照射性が非常に高いことを明らかにした。さらに、同温度の重照射で、数nmのNeバブルが生じることを明らかにした。また、1200$$^{circ}$$Cの高温照射では、バブルは、大きく成長し数十nmに成長することを電顕その場観察法を用いて明らかにすることができ、この結果から、高温照射によるスエリング量を推定することが可能になった。

論文

Radiation effects on yttria-stabilized ZrO$$_{2}$$ single crystals with helium and Xenon ions at RT and 923K

北條 喜一; 北條 智博; 笹島 尚彦*; 白数 訓子; 山下 利之; 湊 和生; 古野 茂実*

AIP Conference Proceedings 680, p.647 - 652, 2003/00

https://doi.org/10.1063/1.1619799

岩石型燃料の母材として注目されている安定化ZrO$$_{2}$$の照射特性を調べた。核分裂片による照射損傷は、高エネルギー領域で生じる電子励起による損傷と低エネルギー領域で生じる核的衝突による損傷の二種類に大きく分けることができる。この中で、材料の損傷は、核的衝突によるはじき出しが主と考えられている。そこで、原研が開発して、低エネルギーイオン加速器付設高分解能電子顕微鏡を用いて、加速電圧35keVのHe$$^{+}$$イオンと60keV Xe$$^{2+}$$イオンを室温から650$$^{circ}$$Cに加熱した上記材料に照射し、各温度による損傷形態の違いを明らかにした。その結果、He$$^{+}$$イオンとXe$$^{2+}$$イオン照射どちらの照射においても、材料の非晶質化を観察することができず、対照射性が非常に高いことを明らかにした。また、各照射温度での重照射で、1~2nmのHe及びXeのバブルが生じることを明らかにした。また、1200$$^{circ}$$Cの高温焼鈍において、Xeバルブは、大きく成長し数10nmに成長するがHeバブルはシュリンクし、数密度も減少することを電顕その場観察法を用いて明らかにすることができた。この結果安定化ZrO$$_{2}$$は、岩石型燃料の母材として照射特性上、非常に優れた材料であることがわかった。

口頭

Compositional changes of loops in YSZ by Ne$$^{+}$$ irradiation

北條 智博*; 安原 聡*; 山本 博之; 相原 純; 古野 茂実*; 沢 和弘; 佐久間 隆*; 北條 喜一

no journal, , 

イットリア安定化ジルコニア(YSZ)は酸素イオン伝導性や遮熱性等の特長を持ち、耐放射性材料として期待される物質の一つである。本研究では、高温(923K)でのNe$$^{+}$$照射(30keV, 3$$times$$10$$^{15}$$ions/cm$$^{2}$$)に伴うYSZの変化、特に照射により生じるループ周辺のナノ領域における組成変化に注目して検討を行った。透過型電子顕微鏡及びこれに付設したイオン照射装置,X線分光装置(EDS)を用いた照射・分析の結果、以下の点を明らかにした。YSZ母材の平均組成に比べ、(1)ループの中心に近づくに従いOは約10%減少する。(2)これに対しZrは約10%増加する。(3)注入したNeはループ中心で約20%高い強度で観測される。これらの結果から注入されたNeはループ中心でバブルとして存在する傾向にあることが示唆された。

口頭

Characterization of loops in YSZ by Ne$$^{+}$$ irradiation

北條 智博*; 安原 聡*; 山本 博之; 相原 純; 古野 茂実*; 沢 和弘; 佐久間 隆*; 北條 喜一

no journal, , 

イットリア安定化ジルコニアは耐照射性材料として各種原子力材用への応用が期待される。本研究ではNe$$^{+}$$照射によるYSZの微細構造変化について、ループ生成挙動及びループ近傍の組成変化について透過型分析電子顕微鏡を用いた解析を行った。30keV, Ne$$^{+}$$を923Kで3$$times$$10$$^{15}$$ions/cm$$^{2}$$照射した結果、ループは主として(110), (111), (112)面に生成することがわかった。このループ近傍の組成解析の結果から、Neの強度がループ中心部において他に比べて約20%高い強度で観測された。併せてこの部分における酸素濃度の減少なども観測されていることから、注入されたNeがループ中心部にバブルとして存在することが示唆された。

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