報告書番号

Q04019

タイトル（和文）

軽水炉圧力容器鋼の照射脆化予測モデルの開発 --分子動力学法によるBCC 鉄中の刃状転位－銅クラスター相互作用の解析--

タイトル（英文）

Development of prediction model of irradiation embrittlement of RPV materials -Molecular dynamics study of edge dislocation Cu cluster interaction process in BCC iron-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

軽水炉圧力容器鋼の主要な照射損傷である銅クラスターが脆化へ及ぼす影響の詳細を理解するために，クラスターと転位の相互作用を分子動力学法で解析で調べた．その結果，両者の相互作用は，転位がクラスターを単純せん断する場合と，転位の形成するひずみ場によりクラスター内で構造変化が生じ，その領域を転位がオロワン機構で通過する場合に大別された．後者の場合にクラスターは脆化に強く寄与する．相互作用過程はクラスターの大きさとクラスター内の銅濃度に依存し，熱時効材で見られるような大径，高濃度の場合オロワン機構が，中性子照射材で見られるような小径，低銅濃度のクラスターでは単純せん断が生じる．この結果は鉄－銅合金でよく用いられるRussel-Brownモデルは，単純せん断を前提としているため熱時効材には適用できないことを意味している．また銅クラスターがSIAループと複合体を形成すると強い障害物になることも示された．

概要 （英文）

Copper enriched cluster is considered as one of the candidates of irradiation induced embrittlement in irradiated reactor pressure vessel steels. In our work, interaction between a copper enriched cluster and an edge dislocation in model BCC iron is investigated using molecular dynamics simulation to clarify the details of contributions of a cluster to embrittlement. The results show that a dislocation cuts a smaller cluster by simple shear mechanism. On the other hand, for larger cluster, the structural transformation from BCC to FCC like structure occurrs during interaction due to the strain field around a dislocation. A dislocation can not cut such transformed region, thus larger cluster can be a strong obstacle to dislocation motion. Strength of cluster as obstacle is also copper concentration sensitive. For lower copper cluster, structural transformation does not occur during interaction even in larger cluster and cluster is cut by simple shear mechanism. This means that lower copper cluster such as shown in irradiated materials is no longer strong obstacle. Thease results indicate that Russel-Brown model can not be applied to larger cluster. Our results also show that copper cluster - SIA loop complex which formation is indicated by molecular dynamics calculation can be a strong obstacle to dislocation motion.

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