核融合炉材料研究の最新の現状と課題：核融合炉材料の照射損傷モデリング

摘要

核融合炉材料が，他の工業材料と比べて著しく異なるのは，放射線照射という特殊な環境で使用される点にある．照射により材料内には，多量のはじき出し欠陥（原子空孔と自己格子間原子(SIA)）や不純物（H，He，核変換生成物）が生成する．はじき出し欠陥の生成そのものは，ピコ秒かつナノメートルオーダーの現象であるが，欠陥の多くは拡散するので，時間とともに照射の影響は材料全体に拡がる．その結果，ミクロ組織や材料特性が変化（劣化）する．時間的にも空間的にも多岐のスケールにわたる現象を，マルチスケールな現象とよぶ．照射損傷過程はその代表である．照射下材料挙動を精度よく予測するには，このようなマルチスケール性を克服しなければならない．照射下材料挙動を予測するために克服すべきもうひとつの点は，材料の構造階層性である．これは，照射に限らず，材料モデリング全般の問題でもある．材料は，現象の空間スケールに応じて，原子，原子集団，連続体などとして扱われる．また，その中に不均一性の問題（材料は，母相，表面，粒界，転位，析出物等の要素を含む）が絡hでくる．要するに，構造階層性をもつ複雑な系（材料）の中で起こるマルチスケールな現象をいかにモデル化するか，というのが照射材料モデリングの課題である．