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鈴土 知明; 永井 康介*
no journal, ,
原子炉圧力容器のオーバーレイクラッド(内張り)に使用されている鋳造ステンレス鋼のフェライト相部分において、Fe-Cr系の相分離による硬化現象が報告されており、スピノーダル分解による相分離の初期段階において既に硬化が始まっていることが実験から示唆されている。本研究では、この硬化現象の発現を分子動力学(MD)を用いて再現し、実験では困難な詳細で統計的な解析を行った。その結果、Cr-rich相が転位運動の弱い障害物になっていることが確認された。また実験観察と同様にCr濃度分布関数の二項分布からのずれ(V値)と硬さ(最大せん断応力)の間に線形に近い関係が得られた。
鉄における自己格子間原子型ループ挙動に及ぼす不純物効果阿部 陽介; 佐藤 裕樹*; 鈴土 知明; 都留 智仁; 橋本 直幸*; 大貫 惣明*
no journal, ,
超高圧電子顕微鏡を用いた最近の研究により、鉄中での自己格子間原子型(SIA)ループの1次元(1D)運動挙動と材料中の不純物濃度の間に相関関係があることが明らかにされている。このため、原子炉構造材料の照射下微細組織変化予測の高精度化のためには、SIAループの1D運動挙動に対する各種不純物原子の影響の定量的評価が重要である。本研究では、不純物濃度を変化させた鉄試料を作製し、北海道大学所有の超高圧電子顕微鏡を用いて、SIAループの1D運動挙動と数密度を測定した。その結果、照射温度の増加とともにSIAループの1Dジャンプ距離が増加するのに対して数密度は減少することが分かった。このことは、温度増加に伴いSIAループのトラップサイトが減少することを示唆している。また、各温度域においてSIAループのトラップサイトを仮定した数値モデル解析によって、不純物濃度の増加とともにループ数密度が増加するとともに、室温では不純物濃度が低い場合にループ数密度の照射速度依存性が弱くなることが分かった。これらの結果は、実験結果とよく対応することが示された。
塚田 隆
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の事故は、発電所施設及び周辺地域へ甚大な被害と長期にわたる対応を要する事態をもたらした。原子炉内部の状態は、飛散した放射性物質による高い線量のために十分な調査が行えず、まだ建屋及び格納容器(PCV)の内部の一部が明らかになったに過ぎない。ここでは、事故の処理及び事故炉の廃止措置に向けた技術開発の課題と状況について、原子力機構が実施している活動を中心に報告する。
武山 昭憲; 出崎 亮; 杉本 雅樹; 吉川 正人
no journal, ,
これまで発表者らは炭化珪素セラミック(SiC)薄膜に水素分離能を付与する技術の開発に取り組んできたが、本発表ではこの技術に関連して、SiCセラミックスの前駆体高分子であるポリカルボシラン(PCS)を電子線架橋すると、SiCセラミックスへの焼成転換時に、体積収縮が抑制されるメカニズムについて明らかにすることを目指した。ヘリウム雰囲気でPCS粉末に12, 16, 18, 24MGy電子線照射して、架橋を行った。照射したPCS粉末をアルゴン雰囲気中700
Cで焼成してSiCセラミック粉末に転換し、焼成前後の粉末を秤量してセラミック収率を調べた。さらにSiCセラミック粉末の密度と比表面積を測定した。その結果、線量が増加すると焼成中に発生する分解ガス量が減少し、セラミック収率が増加することがわかった。SiCセラミック粉末の密度は、12-18MGyで緩やかに低下後、24MGyで急激に低下した。線量の増加に伴うセラミック収率の増加に反して、密度が減少することから、焼成前のPCS粉末の架橋が進むほど、得られるSiCセラミック粉末が焼成前に比べて膨張することがわかった。比表面積の値は、12MGyで0、24MGyで0.6m
/gであり、24MGy照射した粉末の表面には発泡によると思われる細孔ができることがわかった。以上から電子線照射を用いると、焼成中に発生する分解ガスによってPCS粉末が発泡し膨張しやすくなる結果、焼成時のPCS粉末の体積収縮が抑制されることがわかった。
山口 正剛; 板倉 充洋; 蕪木 英雄; 都留 智仁
no journal, ,
マグネシウムは軽量材料として期待されているが、六方晶金属であることからすべりの異方性が強いため、成形性が悪いことで知られている。添加元素としてイットリウムを加えると成形性が改善されることが知られているが、希土類元素のため価格が高い。このため、他の安価な元素で代替することが求められている。本研究では、第一原理計算によってイットリウムの転位のパイエルス応力や粒界強化効果への影響を調べ、同様の効果を持つ他の元素を探した。その結果、いくつかの元素を発見し、後に実験でそれが確かめられた。
FeH
の高温高圧合成齋藤 寛之; 高木 成幸*; 松尾 元彰*; 飯島 祐樹*; 遠藤 成輝; 青木 勝敏; 折茂 慎一*
no journal, ,
3d遷移金属元素は単独では安定な水素化物を形成しないが、価数整合のための適量のLiを添加することにより、多様な配位の錯イオンを形成することが期待される。この観点で、新たな錯体水素化物の合成、およびその結晶・電子構造解析と水素貯蔵特性に関する研究を進めている。高木らは第一原理計算を用いてFe系錯体水素化物の中で水素重量密度が最も高いLiFeH(6.7mass%)が合成可能であることを報告した。本研究では高温高圧水素流体中でLiFeHの合成を試みた。
山口 正剛; 亀田 純*; 海老原 健一; 板倉 充洋; 蕪木 英雄
no journal, ,
粒界の理想破壊仕事2
int(2つの破壊表面と粒界のエネルギー差、粒界凝集エネルギー)の偏析による変化
2intが粒界脆化・強化の原因であるという説は、「金属の微視き裂進展に伴う塑性仕事(p)は2intよりもずっと大きいが、2intに依存している」という仮説に基づいている。この仮説はJokl, Vitek, McMahonによって提案されたもので物理モデルによる検証はなされたが、原子論的なシミュレーションによってそれを示すのは現在でも困難である。そこで本研究では、第一原理計算と破壊靭性試験を組み合わせることで、その仮説について一つの証拠を示す。それによって、ミクロな(電子論的な)原子間結合エネルギーからマクロな破壊靱性までのマルチスケールな理解が得られ、鉄鋼の焼戻し脆性や粒界水素脆性において観測されている破壊靭性の低下が2intによって引き起こされていることが示される。
山口 正剛; 板倉 充洋; 志賀 基之; 蕪木 英雄; 阿部 英司*
no journal, ,
近年発見された長周期積層構造(LPSO: Long Period Stacking Orderd)相を持つマグネシウム合金の変形メカニズムを調べるため、転位の動きやすさを反映すると考えられる一般化積層欠陥(GSF: Generalized Stacking Fault)エネルギー(通称、-surface)を第一原理から計算した。LPSO構造のキンク変形時には、その構造の強い異方性を反映して転位は主に底面内に沿って動くと考えられる。その底面に並行な方向に一軸の強い圧縮応力がかかった場合における、転位を動かすのに必要なせん断応力の変化を調べた結果、それが大幅に低下することがわかった。
Shi, S.*; 大野 直子*; 鵜飼 重治*; 林 重成*; 東郷 広一*; 福元 謙一*; 阿部 陽介
no journal, ,
放電プラズマ焼結(SPS)によるPMMA有機ポリマー粉末の熱分解ガスを利用してバブル分散強化(BDS)銅を創製した。引張荷重下でのTEM内その場観察により、バブルからの転位の離脱角度を解析し運動転位に対するピン止め力を評価した。TEM観察により、Cu-5vol
PMMAにおいて均質な分散バブルが示され、平均バブルサイズは約10nmであった。実験解析により、分散バブルは銅の強化に寄与し、バブルからの転位の離脱角は79であることが分かった。この値は、同じ試料を用いたビッカース硬さ試験から評価した相互作用角度74と整合することが示された。