報告書番号

Q07019

タイトル（和文）

応力場を考慮したキネティックモンテカルロ計算コードの開発 ―軽水炉圧力容器鋼材における格子間原子型転位ループと転位の相互作用への適用―

タイトル（英文）

Kinetic Monte-Carlo Code with Stress Effect of Dislocation -Application to the Diffusion Simulation of Interstitial Type Dislocation Loops in Reactor Pressure Vessel Steel-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

軽水炉の運転期間の長期化が計画される中、高照射量による原子炉圧力容器鋼の照射
脆化を精度よく予測することが、圧力容器の構造健全性を確保する上で重要となる。
当所では圧力容器鋼中の中性子照射による照射損傷の蓄積を理論的に研究するため
に、キネティックモンテカルロ法と呼ばれる計算機シミュレーション手法を用いてき
た。従来は鋼材中に存在する転位（先在転位）を点欠陥の吸収点としてモデル化し、
低・中照射量域での損傷の蓄積を調べてきた。しかし高照射量域では、先在転位近傍
での転位ループの集積が生じることが実験的に知られており、この効果を正しく考慮
できるキネティックモンテカルロ法の開発が損傷蓄積のメカニズムを調べる上で重要
なツールとなる。本研究では、刃状転位およびらせん転位が作る応力場と照射により
形成される転位ループの相互作用によるひずみエネルギーの変化を考慮に入れたキネ
ティックモンテカルロ解析コードを開発し、転位近傍での転位ループの捕獲挙動につ
いて調べた。刃状転位はらせん転位と較べて転位ループを強くトラップすること、転
位が存在すると転位ループのクラスターの数密度が上昇し、クラスターサイズは小さ
くなる傾向があることが分かった。

概要 （英文）

Accurate prediction of neutron irradiation embrittlement of
highly-irradiated reactor pressure vessel (RPV) materials is very important
for the structural integrity assessment of RPVs under long term operation.
CRIEPI has performed a computer simulation study to understand the radiation
damage accumulation in bcc Fe using the kinetic Monte-Carlo (KMC) simulation
technique. In the conventional approach, pre-existing dislocations were
modeled as the sinks of point defects and the simulations were performed up
to low to medium doses. However, in the high dose region, experimental
results show that the decoration of pre-existing dislocations by dislocation
loops occurs, and a new KMC model that can appropriately consider the
interaction between the pre-existing dislocations and dislocation loops is
required. In this study, a new KMC code is developed considering the change
in strain energy due to the interaction between a line dislocation and a
dislocation loop to study the behavior of dislocation loops in the strain
field of a dislocation. It was demonstrated that an edge dislocation is a
strong trap of dislocation loops compared with a screw dislocation, and the
strain field of pre-existing dislocation makes the number density of
dislocation loops higher and the loop size smaller.

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