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都留 智仁; 青柳 吉輝; 加治 芳行
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1298, 6 Pages, 2011/04
照射材で観察される転位チャネリングは、変形局所化の結果として観察され、照射誘起応力腐食割れ現象における重要な応力因子と考えられている。本研究では、照射材の変形のメカニズムの解明のため、原子シミュレーションと連続体解析に基づく階層的な計算科学モデリングを構築し、照射材の塑性変形について検討を行った。まず、原子シミュレーションから照射欠陥が存在するときの基礎的な情報として、降伏応力の欠陥密度依存性を検討した。次に、二次元及び三次元の照射欠陥を有する多結晶モデルに対して、照射欠陥の弾性変形と塑性変形への影響を検討した。原子シミュレーションにより、照射欠陥は弾性変形過程に大きな影響を与えない一方、降伏応力は欠陥直径が2
4nmの場合に150200MPaに上昇することがわかった。さらに、これらの降伏応力等の情報を結晶塑性有限要素解析に適用する階層モデルを提案した。そして、実際の転位密度を有する照射材において、照射欠陥の有無がマクロな塑性変形挙動に大きな影響を与えることを示した。
Kim, G.; 芝 清之; 沢井 友次; 井岡 郁夫; 木内 清
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1298, p.61 - 66, 2011/04
FaCT事業では、約250dpaの照射量に耐える燃料被覆管の候補材として9Cr系のODS鋼が選定されているが、粉末冶金に伴う製品の安定性や、再処理適合性の面での懸念も議論されている。本研究では、こういった懸念に対するバックアップ材料としての位置づけで、耐照射性とともに耐食性に優れる二種類(
'析出型とG相析出型)の超高純度高Ni合金(EHP合金)を選定し、その開発を進めている。開発材の耐照射性を確認するために、高速炉での核変換反応に伴うHeやHの生成量を模擬した高崎量子応用研究所TIARAのイオン照射実験を実施した。その結果、400
C照射では'析出型合金,G相析出型合金ともに照射硬化を示したが、G相析出型合金の方が照射硬化量は大きかった。また、550C照射によるスエリングは両合金ともに良好であったが、特にG相析出型合金では大型のボイドが形成されず、極めて耐スエリング性が高いということが明らかになった。
-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線照射された288Cの脱気純水中に500時間、浸漬した。線源として
Coを利用し、高温水中での吸収線量率は最大で約30kGy h
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。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
-Fe
O
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-FeOであることが示された。-FeOの大粒子は、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。
板倉 充洋; 蕪木 英雄; 山口 正剛
no journal, ,
原子力材料は長年の中性子照射によって硬化する。これは金属材料が折れることなく曲がる塑性変形が、照射による材料変化によって阻害される現象であるが、これを解明するには塑性のメカニズムを原子スケールで明らかにする必要がある。それには塑性変形を担う転位線と呼ばれる格子欠陥がどのように材料内部を動くかを知る必要があり、これは実験で直接観察できないので大規模な量子計算が必要になる。本発表では量子計算によって初めてこの転位の移動に必要なエネルギーを高い精度で定量的に評価したので報告する。大規模な計算が必要という課題の解決にあたっては、新たに考案した境界条件を用い少ない原子数で多数の原子での計算に相当する精度を出すことを可能にしたことが上げられる。これによって転位の動きを定量的にモデル化することが可能となり、照射硬化をシミュレーションで定量評価するための道が開けたと言える。
-iron single crystal containing a grain boundary; Molecular dynamics simulation蕪木 英雄; 門吉 朋子; 板倉 充洋; 山口 正剛
no journal, ,
多くの単結晶は、温度,ひずみ速度の変化により脆性-延性遷移を示す。すなわち、これらの物質は低温や高いひずみ速度下で脆性を示し、温度の上昇やひずみ速度の低下により延性を示すようになる。この遷移現象の微視的機構は明らかになっておらず、物質中の粒界,転位,微小き裂の存在が大きく影響することが実験結果から予測されている。ここでは分子動力学法により、鉄の破壊現象における脆性-延性遷移の微視的機構を明らかにするため、温度,ひずみ速度を従来の計算より幅広く変化させた結果を示す。その結果、原子論的手法による計算では遷移温度が高温側へ移動していることが明らかになった。
