報告書番号

T99083

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 -銅濃縮クラスター生成の計算機シミュレーション-

タイトル（英文）

Irradiation embrittlement mechanism of reactor pressure vessel steels of light water reactors - Computer simulation of the formation of copper-rich 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は，プラントの長期運転時の主要な経年変化事象の１つである．銅濃縮クラスターの形成は脆化の主な要因の１つと考えられているが，中性子照射により生じた銅濃縮クラスターの微細構造や形成メカニズムについては，いまだ多くの議論がなされている．この議論に答えることは，将来にわたって十分な精度をもって脆化挙動を予測して行く上で不可欠である．本研究では，中性子照射による銅濃縮クラスターの形成のメカニズムについてキネティックモンテカルロ法を用いた計算機シミュレーションによって調べる．解析結果より，照射により生成する格子欠陥は銅濃縮クラスターの核となり得ること，これは格子欠陥に向かって原子空孔が流れ込む際に銅原子が原子空孔の流れにのって集まってくるためであること，などのメカニズムの存在が示された．このメカニズムはアトムプローブによる銅濃縮クラスターの実験的観察結果をよく説明する．

概要 （英文）

Irradiation embrittlement of reactor pressure vessel materials is one of the primary concerns for the long-term operation of nuclear power plants. Formation of copper-rich clusters is widely accepted to be the reason of this embrittlement phenomenon, but the fine structure and the formation mechanism of copper-rich clusters due to neutron irradiation is still controversial. Such knowledge is inevitable to predict embrittlemen behavior of the materials in the future with sufficient accuracy. In this study, we performed Kinetic Monte-Carlo computer simulations to study a possible mechanism of the formation of copper-rich clusters under neutron irradiation. The results showed that defect clusters such as self-intersitial clusters and vacancy clusters can be nuclei of copper-rich clusters with the mechanism where copper atoms diffuse by vacancy mechanism towards the defect clusters as sinks of vacancies. This mechanism explains the experimental observations by atom probe where copper-rich clusters contain large fraction of iron atoms.

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