Measurement Technology for Irradiation Defect Behavior Reveals Dose Rate Effects in Reactor Material Degradation

辐照缺陷行为测量技术揭示了反应堆材料降解中的剂量率效应

• 批准号: 21H01857
• 负责人: 村上 健太
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01857/
• 关键词: 原子力材料; 照射損傷; イオンビーム; 原子力工学; 格子欠陥

原子力構造材料の照射劣化評価において、同等の照射量を与えても線量率が違う場合、異なるレベルの照射劣化が発現することを線量率効果という。本研究は、イオン照射を用いた二種類の手法を提案し、両者を相補的に活用することにより、様々な材料における線量率効果の有無を効率的にスクリーニングすることを目指している。一つ目の、低温照射と残留電気抵抗率測定法を利用した手法は、当初計画を少し修正し、東京大学本郷キャンパスで試料作製、浅野キャンパスで液体窒素温度でイオン注入、東海村キャンパスと浅野キャンパスで残留抵抗率測定を行う計画に修正した。多様な試料を評価できる体制を整えると共に、複数の施設に運搬可能な計測装置と制御プログラムを整備した。二つ目の、組み合わせイオン照射法を含む照射in-situ 透過電子顕微鏡法による手法では、ステンレス鋼に見られるNi-Si析出物の形成初期過程に着目した。昨年度までに、ステンレス鋼中における転位ループの形成に対する線量率効果を評価し、影響を受けやすい条件を把握していた。特に、初期に高い線量率で照射を行うと、照射欠陥の長距離拡散が抑制されて、転位ループ等が高密度に分布することが示された。今年度は、溶質原子の偏析および析出の挙動に着目し、数個の原子が集合して析出物の核を作る現象を数値解析によって定量化することができた。両者を組み合わせることで、Ni-Si析出物に対する線量率の効果を検討した。

当评估核结构材料的辐射恶化时，即使剂量率也不同，当应用类似量时，也会发生不同水平的辐射降低，剂量率效应称为剂量率效应。这项研究提出了使用离子辐照的两种方法，旨在通过使用两种方法补充两种方法来有效筛选各种材料中存在剂量速率的影响。第一种使用低温照射和残留电阻率测量的方法是根据最初的计划进行了略微修改的，并被制作出在东京大学的洪戈校园准备样品，在Asano校园的液氮温度下的离子植入，以及在Tokai Village Campus Camp和Asanano Camp和Asanano Camp的残留电阻测量。除了建立用于评估各种样本的系统外，我们还建立了可以运输到多个设施的测量设备和控制程序。第二种方法使用辐照原位透射电子显微镜，包括联合离子辐照，重点是在不锈钢中发现的Ni-Si沉淀的初始过程。到去年，已经评估了对不锈钢中位错环形成的剂量速率影响，并且易受影响的条件。特别是，当在早期以高剂量速率进行辐射时，抑制了辐照缺陷的远距离扩散，而错位环和类似物的分布在高密度下分布。今年，我们专注于溶质原子的隔离和沉淀的行为，并量化了几种原子聚集的现象，以通过数值分析形成沉淀物的核。通过将这两个结合起来，研究了剂量速率对Ni-Si沉淀物的影响。

项目成果

Effect of solute elements (Ni, Mn) in Fe-based alloys on dislocation loop evolution under Fe2+ ion irradiation

Fe2离子辐照下铁基合金中溶质元素（Ni、Mn）对位错环演化的影响

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2021.153489
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: Prak Tom Phongsakorn;Murakami Kenta;Luu Vu Nhut;Nguyen Ba Vu Chinh;Chen Liang
• 通讯作者: Chen Liang

東京大学・日本原子力研究開発機構 原子力安全マネージメント講座

东京大学/日本原子能机构核安全管理课程

低温イオン照射による鉄基合金の照射損傷モデルの検証

低温离子辐照铁基合金辐照损伤模型验证

• 发表时间: 2022
• 作者: 南川丈夫;井上創太;谷岡弘規;安井武史;森本幸裕;川崎昌博;川崎三津夫;村上健太
• 通讯作者: 村上健太

規格基準類における役割と関係の整理：学協会とステークホルダーの連携事例

理清标准中的角色和关系：学术团体与利益相关者之间的合作示例

• 发表时间: 2022
• 作者: Ogata Sho;Nishira Eita;Yasuhara Hideaki;Kinoshita Naoki;Inui Toru;Kishida Kiyoshi;Yasuki Kansha;小宮 基，川本 弘樹，藤本 裕，越水 正典，岡田 豪，古場 裕介，若林 源一郎，浅井 圭介;村上健太
• 通讯作者: 村上健太

Formation of Ni-Si clusters and their relationship with dislocation loops in irradiated stainless steels

辐照不锈钢中 Ni-Si 团簇的形成及其与位错环的关系

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2023.154366
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Nuclear Materials
• 影响因子: 3.1
• 作者: Chen Dongyue;Murakami Kenta;Dohi Kenji;Nishida Kenji;Chen Liang;Li Zhengcao;Sekimura Naoto
• 通讯作者: Sekimura Naoto