報告書番号

T99082

タイトル（和文）

軽水炉圧力容器鋼の照射脆化メカニズムの解明 -銅濃縮クラスターの生成に及ぼす変位カスケードの影響-

タイトル（英文）

Irradiation embrittlement mechanism of reactor pressure vessel steels of light water reactors - Effect of displacement cascade on production of copper-enriched clusters-

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中性子照射脆化の主な原因の一つである銅濃縮クラスターの生成と変位カスケードとの対応関係を実験的に明らかにするため、銅含有量の高い鉄基モデル合金を照射後、銅濃縮クラスターを合金中の残りの銅原子でデコレーションすることにより、透過電子顕微鏡で観察可能な大きさまで成長させてその生成数を測定するという新しい実験手法を考案し、重イオン照射した鉄基モデル合金に同手法を適用した。その結果、照射直後に銅濃縮クラスター等は観察されないが、デコレーション処理後は非常に微細で高密度の銅析出物の生成が認められた。また、この生成数は重イオン照射条件に基づいて計算した高エネルギー変位カスケードの発生数とよく対応することがわかった。このことから、高エネルギー変位カスケードは、銅濃縮クラスターの核を直接的に生じさせている可能性があり、高エネルギー変位カスケードの発生数や規模は、銅濃縮クラスターの生成に起因する脆化を予測する上で一つの尺度として重要である。

概要 （英文）

To investigate experimentally whether displacement cascade causes copper-enriched clusters, which is one of primarily causes of irradiation embrittlement of nuclear reactor pressure vessel steels, we developed a new experimental technique for measuring the number of copper-enriched clusters produced by irradiation. The technique is a way to decorate copper-enriched clusters with solute copper atoms by heating irradiated iron-based alloy with relatively high copper content. Consequently, copper-enriched clusters can be observed as copper precipitates with a transmission electron microscope. We applied the technique to iron-based alloy containing 0.9 wt% copper irradiated nickel ion at an energy of 4 MeV to 0.1 dpa at 288℃. The results showed that no copper-enriched clusters were observed in the as-irradiated alloy, whereas fine and high-density copper precipitates were observed in the irradiated alloy aged for 30 minutes at 550℃. A comparison of the estimated number density of displacement cascade with the number density of copper precipitates in the irradiated alloy aged for 30 minutes showed that the number density of displacement cascade was almost same as that of the copper precipitates. This means that the high-energy displacement cascade produces directly nuclei of copper-enriched clusters, and that the number and size of the high-energy displacement cascade are a very important scale to predict embrittlement caused by copper-enriched clusters.

報告者

キーワード