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論文

Effect of water radiolysis on surface oxide film formed on SUS316L in $$gamma$$-ray irradiated high temperature water

山本 正弘; 加藤 千明; 佐藤 智徳; 中原 由紀夫; 塚田 隆; 渡辺 淳史*; 布施 元正*

Proceedings of Annual Congress of the European Federation of Corrosion (EUROCORR 2013) (CD-ROM), 5 Pages, 2013/09

軽水炉の腐食で大きな課題である応力腐食割れ(SCC)に関して溶存酸素(DO)との関係で多くの研究がなされている。しかし、実際の炉では冷却水の放射線分解により生成する化学種の影響が重要であるが、それについてはあまり検討されていない。さらに、すきま形状部では、放射線分解生成物の影響も複雑であるため、隙間を付与したSUS316L鋼を$$gamma$$線照射下の高温水中で腐食試験し、その後に表面の酸化皮膜を詳細解析した。また、すきま部で生成する放射線分解化学種の計算結果と合わせ隙間部で起こる複雑な反応に関して考察した。

論文

Effects of $$gamma$$-ray irradiation and crevice-like shape on the corrosion of type 316L stainless steel in high-temperature water

中原 由紀夫; 加藤 千明; 山本 正弘; 渡辺 敦志*; 布施 元正*

Proceedings of Symposium on Water Chemistry and Corrosion in Nuclear Power Plants in Asia 2009 (CD-ROM), p.226 - 231, 2009/10

原子炉内での高温水の放射線分解は、原子炉材料の腐食及び応力腐食割れを抑制するうえで重要な要因の一つと考えられている。しかしながら、腐食等の材料表面での反応やすき間等の形状が放射線照射を受けた高温水中での水化学に及ぼす影響については、環境を測定することが困難なため、ほとんど研究されていない。本研究では、水化学に対して$$gamma$$線照射及びすき間部模擬形状が及ぼす影響を評価するため、SUS316Lについて高温水中で腐食試験を実施した。試験では、試験片を288$$^{circ}$$Cの$$gamma$$線照射された高温水中に500時間浸漬した。$$gamma$$線の吸収線量率は、評価した結果30kGy h$$^{-1}$$だった。円板型試験片(直径16mm,厚さ0.5mm,表面#800研磨紙仕上げ)を、1枚単独と、すき間部を模擬するため2枚を重ね合わせて浸漬した。試験後の試験片表面をSEM, TEM,レーザーラマン分光装置で分析した結果、$$gamma$$線照射によって表面での鉄酸化物の析出が促進され、また、内層酸化物層の厚さが厚くなった。すき間部模擬環境に面した表面でも、$$gamma$$線照射によって表面酸化物の形態が変化した。

論文

Molecular-dynamical calculations of irradiation-produced point defects in bcc metals

田次 邑吉; 岩田 忠夫; 横田 光史; 布施 元正*

Physical Review B, 39(10), p.6381 - 6387, 1989/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.6381
 被引用回数：13 パーセンタイル：61.69(Materials Science, Multidisciplinary)

一連のBCC金属に対して、照射損傷の計算機シミュレーションを行った。ポテンシャルは、JohnsonとWilsonが弾性定数を用いて導出した2体間ポテンシャル関数を用いた。閾いエネルギー付近の一次入射粒子(PKA)を種々の方向から入射し、生じうる点欠陥のすべての形態を分子動力学的手法で探した。その結果、BCC金属は形成される欠陥の形態により2ケのグループ、(Mo、W、Fe)と(V、Nb、Ta)に分類できる事がわかった。第1グループでは、既知の通り、$$<$$110$$>$$スプリット型格子間原子と通常の空孔のみが形成されるが、第2グループでは、$$<$$100$$>$$クラウディオン形の他に2種の格子間原子と、通常の空孔の他に最近接原子位置が平衡値の22%も縮小したものが形成される。これらの結果は、各欠陥の移動エネルギーや陽電子消滅法による実験データをよく説明しうる。よって、BCC金属における点欠陥の形態は、弾定定数の特性から大よそ推定できる事がわかった。

報告書

BCCタンタル結晶におけるはじき出し過程の計算機シミュレーション

布施 元正*; 田次 邑吉; 岩田 忠夫

JAERI-M 87-026, 25 Pages, 1987/02

JAERI-M-87-026.pdf:0.67MB

核融合炉材料の照射損傷は固体内原子衝突により生じるが、この現象に関する理論的研究は大型計算機の発達と共に近年急速な進展を見せている。本報告では、分子動力学コ-ドGRAPEによりBCC金属のTa結晶中でのはじき出し過程を解析した結晶をまとめた。1)Ta結晶中で生成する格子間原子は〔100〕クラウディオン型か、〔111〕方向への変位が数原子にわたり連続して生じる型の2種類に大別できる。Fe,Moで見られる〔110〕ダンベル型は生成しない。これは、ポテンシャル形状により説明できる。2)Ta結晶中でのはじき出しエネルギ-のしきい値分布は実験結果と比較的良い対応を示す。これから、採用したJohnson型のポテンシャルは現実の原子間相互作用を表わすのに適していると言える。

報告書

固体内原子衝突の計算に関する調査

布施 元正*; 岩田 忠夫

JAERI-M 85-118, 37 Pages, 1985/08

JAERI-M-85-118.pdf:1.0MB

核融合炉材料の照射損傷は固体内原子衝突によって生じるが、この現象に関する理論的研究は大型計算機の発達とともに近年急速な進展をみせている。本報では、固体内原子衝突過程の計算機シミュミレーション手法のうち、分子動力学法と呼ばれている計算手法による多体原子衝突の計算に関する文献を中心に調査し、その結果をまとめた。調査項目は、(1)原子間ポテンシャルとその適用性、(2)分子動力学法、(3)フレンケル対生成過程などのシミュレーション結果である。計算機シミュレーションによる多体原子衝突過程の解析の結果、集束置換衝突現象、結晶中でのはじき出し閾エネルギーの異方性等が解明されている。

口頭

すき間を付与したSUS316Lの高温水中腐食の$$gamma$$線照射による変化

中原 由紀夫; 加藤 千明; 山本 正弘; 塚田 隆; 渡辺 敦志*; 布施 元正*

no journal, , 

高温水中すき間内でのSUS316Lの腐食が$$gamma$$線照射により受ける影響を明らかにするため、すき間を付与したSUS316L試験片を、$$gamma$$線照射した288$$^{circ}$$C高温水中に500時間浸漬した(吸収線量率$$sim$$30kGy/h)。試験後の試験片の表面分析の結果、$$gamma$$線照射により、すき間内での腐食形態が変化した。

口頭

高温水中のステンレス鋼すき間部での腐食に及ぼす$$gamma$$線の影響

山本 正弘; 中原 由紀夫; 加藤 千明; 塚田 隆; 和田 陽一*; 布施 元正*

no journal, , 

軽水炉などでは、水が放射線により分解され酸化剤が生成する。これらの生成反応は金属表面でバルク水よりも多く生成することが予測される。さらにすき間形状部では拡散が阻害されて濃化することが考えられる。これらの影響を明らかにするために、すき間有無のステンレス鋼試験片を高温水中で$$gamma$$線照射を行い、腐食に及ぼす影響を皮膜解析により明らかにした。これらの皮膜の組成と酸化剤の拡散の影響を計算により評価した。

口頭

Crevice corrosion behavior of type 316L stainless steel in $$gamma$$-ray irradiated high-temperature water

中原 由紀夫; 加藤 千明; 山本 正弘; 塚田 隆; 渡辺 敦志*; 布施 元正*

no journal, , 

ステンレス鋼の高温水中での腐食に対する放射線の影響について研究している。本研究では、すき間形状を模擬した試験片を用いて、拡散が制限された環境での腐食について試験を実施した。試験では、SUS316Lで製作した試験片を$$gamma$$線照射された288$$^{circ}$$Cの脱気純水中に500時間、浸漬した。$$gamma$$線源として$$^{60}$$Coを利用し、高温水中での吸収線量率は最大で約30kGy h$$^{-1}$$と推定された。試験後の試験片について、表面に形成された酸化物をSEM,レーザーラマン分光装置(LRS), TEM/EDXで分析した。$$gamma$$線照射された高温水中にすき間を模擬して浸漬した試験片表面では、表面を完全に覆ってしまう程ではなかったが、析出した粒子が観察された。析出した粒子のほかに、表面でより大きな粒子も観察された。LRSで得られたスペクトルから、小さな粒子はFe-Niスピネル、大きな粒子は$$alpha$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$と考えられる。表面近傍断面のTEM/EDXによる深さ方向分析でも、小さな粒子はFe-Niスピネル、大きな粒子は$$alpha$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$であることが示された。$$alpha$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$の大粒子は、$$gamma$$線照射下高温水中に浸漬したすき間を模擬した腐食試験片の表面でしか観察されなかった。試験結果から、すき間を模擬した領域では$$gamma$$線照射により生じた酸化剤によって電位が貴な方向に変化したと推定される。

口頭

照射影響を考慮したSCC評価手法の高度化に関する研究,3; $$gamma$$線照射下でのステンレス鋼に形成する皮膜に対する材料と溶存酸素の影響

山本 正弘; 中原 由紀夫; 加藤 千明; 塚田 隆; 鈴木 和博; 畠山 祐一; 渡辺 敦志*; 布施 元正*

no journal, , 

軽水炉などでは、水の放射線分解によりH$$_{2}$$O$$_{2}$$等の酸化剤が生成する。これらは材料のECPを貴な電位とし、ステンレス鋼表面に生成する腐食生成物の形態を変化させる。今回、高温高圧水中におけるSUS316LとSUS304L鋼に関して、$$gamma$$線照射と溶存酸素が及ぼす酸化皮膜の変化をレーザラマン及びTEM分析により評価した。また、すき間部等の構造的な影響も合わせて検討した。

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