Searching for alloying elements to reduce radiation effects in W

寻找合金元素以减少 W 的辐射效应

基本信息

批准号：
19K05338
负责人：
鈴土知明
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、体心立方タングステン結晶中でタングステン原子と混合ダンベルを形成する溶質元素を材料に添加すれば、照射欠陥の生成を抑制できる合金を作成できる、という予測を検証することである。この予測は研究代表者らによるタングステンと様々な溶質原子の電子構造計算結果から得られたものであり、この予測が正しいかどうかを確認するためにはメソスケール・マクロスケールのモデリングを行うことが必要と考えた。この試みはある程度成功したが、モデルの入力パラメータで精度よく評価できないものが少なからず存在し、結果の信頼性向上が問題となった。一方、上記予測に基づいた合金が作成し照射後試験を行う研究協力者らの研究活動が着実に進展した。このような理由から、上記の学術的な問いを確実に解明するために、当該年度では照射実験や解析を引き続き行った。またこれまでのモデリング研究成果をまとめを行った。実験解析では、タングステンにモリブデン（1.5%）、タンタル(1%および5%)、レニウム(5%)を加え電子照射後、陽電子寿命測定を行った。このうちレニウムのみがタングステンと混合ダンベルを形成することが知られている。陽電子寿命はモリブデンやタンタルを添加しても寿命は純タングステンでの寿命と比較してほとんど変化しなかったが、レニウム添加のものでは明らかに陽電子寿命の低下がみられた。これは混合ダンベル形成によって電子照射による空孔型欠陥の形成が抑制されたことを示唆した。これらの結果を陽電子消滅の国際会議ICPAで発表した。また、研究のまとめとして金属学会のシンポジウムで招待講演を行った。特に、研究代表者らが本研究を開始した時点では溶質原子は不動と考えられており、実際にはそれらが混合ダンベルを形成すれば移動可能であることを初めて示したことなど、歴史的な経緯を説明した。

这项研究的目的是验证这一预测：通过在材料中添加一种与体心立方钨晶体中的钨原子形成混合哑铃的溶质元素，有可能制造出一种能够抑制辐射形成的合金缺陷。这个预测是主要研究人员根据钨和各种溶质原子的电子结构计算得出的，为了证实这个预测是否正确，需要进行介观和宏观尺度的建模，我认为这是必要的。虽然这次尝试取得了一定的成功，但有相当多的模型输入参数无法准确评估，导致结果的可靠性难以提高。与此同时，根据上述预测制造合金并进行后辐照测试的研究合作者的研究活动取得了稳步进展。为此，我们在本财年继续进行辐照实验和分析，以期明确上述学术问题。我们还总结了迄今为止的建模研究结果。在实验分析中，在钨中添加钼（1.5%）、钽（1%和5%）和铼（5%），在电子照射后进行正电子寿命测量。其中，只有铼已知可以与钨形成混合哑铃。与纯钨的寿命相比，添加钼或钽时，正电子寿命没有太大变化，但添加铼时，正电子寿命明显下降。这表明混合哑铃形成抑制了由于电子照射而形成的空位型缺陷。这些结果发表在 ICPA（正电子湮灭国际会议）上。此外，作为研究的总结，他在日本金属学会的研讨会上做了特邀报告。特别是，当主要研究人员开始这项研究时，溶质原子被认为是不可移动的，但事实上，它们通过形成混合哑铃而首次被证明是可移动的，我解释了当时的情况。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

BCCハイエントロピー合金における短距離秩序と転位構造の第一原理計算

BCC高熵合金中短程有序和位错结构的第一性原理计算

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
都留智仁;イバンロブゼンコ;弓削是貴;青柳吉輝;下川智嗣;久保百司;尾方成信
通讯作者：
尾方成信

First-principles calculations of the motion of screw dislocation around solutes in W alloys

钨合金中溶质周围螺旋位错运动的第一性原理计算

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Truru Tomohito;Suzudo Tomoaki
通讯作者：
Suzudo Tomoaki

電子線/中性子照射タングステン中の照射欠陥形成に対する添加元素効果

添加元素对电子束/中子辐照钨辐照缺陷形成的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
外山健; 井上耕治; 永井康介; 木野村淳; 鈴土知明; 大矢恭久; 波多野雄治
通讯作者：
波多野雄治

MoおよびWにおけるSIAの最安定状態に関する第一原理計算

Mo和W中SIA最稳定态的第一性原理计算

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴土知明; 都留智仁
通讯作者：
都留智仁

Suppression of vacancy formation and hydrogen isotope retention in irradiated tungsten by addition of chromium

添加铬抑制辐照钨中的空位形成和氢同位素保留

DOI：
10.1016/j.jnucmat.2021.153449
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.1
作者：
Wang Jing;Hatano Yuji;Toyama Takeshi;Suzudo Tomoaki;Hinoki Tatsuya;Alimov Vladimir Kh.;Schwarz
通讯作者：
Schwarz