報告書番号

Q08029

タイトル（和文）

重イオン照射された原子炉圧力容器鋼モデル合金の三次元アトムプローブ観察

タイトル（英文）

3D atom probe observation of heavy ion irradiated model alloys for reactor pressure vessel steels

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に伴って、原子炉圧力容器（RPV）鋼の高照射量領域での中性子照射脆化に関する評価手法の高度化と脆化予測式の適用性の確認が必要である。高照射量領域での脆化を調べる上で、加速照射試験法は有効な手段であるが、脆化に及ぼす照射速度の影響が懸念され、広範な照射条件に基づく研究が必要とされている。本研究では、試験炉と比べても照射速度が数桁高い重イオン照射法を用いて、RPV鋼モデル合金の溶質原子クラスターを三次元アトムプローブ法により調べ、中性子照射材との比較から超高加速照射下でのミクロ組織変化を明らかにした。主な成果として、Cu量を変化させた低Cu及び高Cuモデル合金では、Feイオン照射によってCu、Ni、Mn、Siを含む微細な溶質原子クラスターが極めて高密度に形成される。鉄イオン照射より損傷量100分の1、損傷速度4000分の1の中性子照射結果と比較すると、Feイオン照射材のクラスターは微細で高密度であり、Cu量が少なくNi及びSi量が多い傾向にあるが概ね一致する。Feイオン照射材中の溶質原子は未照射材や中性子照射材に比べて広範囲に不均一な濃度分布を生じている。またクラスター体積率の平方根と硬さ上昇量との関係は、中性子照射材と同様に概ね同一の勾配で線形の相関がある。

概要 （英文）

More accurate prediction of neutron irradiation embrittlement of reactor pressure vessel (RPV) steels is very important issue at the high neutron fluence region for the long-term operation of light water reactors. Accelerated irradiation is a useful technique for investigating embrittlement at the high fluence region but requests careful evaluation taking account of flux effects on embrittlement. In this study, solute-atom clusters in heavy ion-irradiated model alloys representative RPV steels are observed using three dimensional atom probe technique, and microstructural changes under highly accelerated irradiation are investigated. Main results are as follows.
In Fe-Cu-Ni-Si alloys, ultra fine solute-atom clusters with approximately 2nm are densely formed due to Fe ion-irradiation and consist of Cu, Ni, Mn, and Si. The clusters in Fe ion-irradiated alloys are much smaller and denser than that of neutron irradiated alloys. In addition, the clusters in Fe ion-irradiated alloys are less Cu content and more Ni and Si contents but composition as a whole are nearly same as that of neutron irradiated alloys. There is non-uniformity of solute atoms in Fe ion-irradiated alloys. Square root of volume fraction of clusters in Fe ion-irradiated alloys can be almost correlated linearly with changes in hardness as well as the result of neutron irradiated materials.

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