財団法人 電力中央研究所

電力中央研究所 研究報告書(電力中央研究所報告)
[CRIEPI Research Report]

研究報告書「電力中央研究所報告」は当研究所の研究成果を取りまとめた刊行物として、昭和28年より発行されております。 一部の研究報告書はPDF形式で全文をダウンロードすることができます。 ダウンロードの際には、当サイトの利用規約を遵守の上ご利用ください。

※ PDFのファイルサイズが大きい場合には、ダウンロードに時間がかかる場合がございます。 ダウンロードは1回のクリックで開始しますので、ダウンロードが完了するまで、複数回のクリックはなさらないようご注意願います。

研究報告書 詳細情報
[Detailed Information]

報告書番号 [Report Number]
Q12010
タイトル
溶質原子クラスター形成による原子炉圧力容器鋼の照射脆化機構の計算科学的検討−三元系鉄合金(FeCuNi, FeCuSi, FeNiSi)の転位芯構造と剛性率−
[Title]
Computational science study of nuclear pressure vessel irradiation embritlement caused by formation of solute atom clusters - Dislocation core structure and shear modulus of ternary iron alloy of FeCuNi, FeCuSi, and FeNiSi-
概要 (図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております)
中性子照射された原子炉圧力容器鋼では銅、ニッケル、マンガン、シリコンなどの元素からなる溶質原子クラスターが形成され、これにより鋼材の脆化が生じる。これまでの知見から、脆化量はクラスターの化学組成によらず体積率と良い相関を持つことがわかっている。しかしながら、照射量が増えるにつれてクラスターの組成が変化するため、脆化予測の高精度化のためには、溶質原子クラスターの化学組成と脆化への寄与の関係を詳細に検討する必要がある。本研究では、体心立方構造の鉄中に形成された溶質原子クラスターを想定し溶質原子が25%濃度で2種類入っている三元系の鉄合金(Fe-25Cu25Ni, Fe-25Cu25Si、Fe-25Ni25Si)の剛性率と一般化積層欠陥エネルギーを計算した。これらの金属の転位芯構造を計算し、熱時効した圧力容器モデル合金の溶質原子クラスターの硬化量を第一原理計算で求めた剛性率を元に解析した。
[Abstract]
Solute atom clusters enriched with Cu, Ni, Mn, and Si are formed in the reactor pressure vessel (RPV) steels of light water reactors irradiated by neutrons. The clusters become obstacles impeding the movement of dislocations, resulting in the embrittlement of RPV steels. Therefore, understanding the mechanism through which clusters of solute atoms interact with dislocations is important in order to correlate the changes in the microstructures of RPV steels with the mechanical properties of RPV steels. Generalized stacking fault energy, which represents the total change in energy when a crystal that is partly in the slip plane rigidly shifts, is a key parameter used to determine the structure and mobility of dislocations that run through a given metal crystal. We calculated from first principles the generalized stacking fault energies and shear modulus for the FeCuNi, FeCuSi, and FeNiSi ternary-iron-alloy crystals and used the fractional dislocation model to calculate the dislocation core structures in the crystals.
報告書年度 [Report's Fiscal Year]
2012
発行年月 [Issued Year / Month]
2013/05
報告者 [Author]

担当

氏名

所属

大沼 敏治

材料科学研究所 構造材料領域

中島 健一

材料科学研究所 構造材料領域

キーワード [Keywords]
和文 英文
原子炉圧力容器 Reactor pressure vessel
一般化積層欠陥エネルギー Generalized stacking fault energy
第一原理計算 First-principles calculation
転位芯構造 Dislocation core structure
溶質原子クラスター Solute atom cluster
Copyright (C)  Central Reseach Institute of Electric Power Industry. All Rights Reserved.