報告書番号

Q09022

タイトル（和文）

第一原理データベースを用いた溶質原子クラスター形成初期過程のキネティック格子モンテカルロ解析

タイトル（英文）

Kinetic lattice Monte Carlo simulations of initial process of solute atom cluster formations based on ab initio database

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い、原子炉圧力容器における中性子照射脆化の予測が非常に重要である。三次元アトムプローブなどの実験手法により溶質原子クラスター形成が観測されるようになったが、クラスターの形成機構は完全に理解されていない。本研究では、第一原理計算により鉄中の溶質原子と空孔の相互作用エネルギーと移動エネルギーを求めデータベース化し、そのデータベースをキネティックモンテカルロ計算のパラメータの決定に用いた。複数の空孔に対するシミュレーション計算結果は、各空孔が銅クラスター形成の核になっており、またその空孔は銅クラスターに捕獲されていることを示している。これは、照射により合金中に過剰に供給された空孔が、溶質原子クラスター形成の初期過程において重要であることを示している。

概要 （英文）

An accurate prediction of embrittlement of neutron-irradiated reactor pressure vessel steel is very important for the long term operation of light water reactors. Although solute atom clusters formed in the steel have been observed by using several techniques such as three dimensional atom probe tomography, an understanding of the elementary mechanisms of the formation of the clusters has not been established. We have carried out ab initio calculations to determine the interactions among solvent, solute atoms and vacancies, and migration barriers in Fe based alloys and built the database used to parameterize pair energies for kinetic lattice Monte Carlo simulations. The result of the simulations with plural vacancies shows each vacancy acts as a nucleus of small Cu cluster and is trapped by the cluster. This indicates the importance of surplus vacancies in the alloys caused by irradiations for the initial process of the formation of solute atom clusters.

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