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First-principles study of solvent-solute mixed dumbbells in body-centered-cubic tungsten crystals

BCCタングステン結晶中の溶媒元素と溶質元素の混合ダンベルに関する第一原理計算研究

鈴土 知明; 都留 智仁; 長谷川 晃*

Suzudo, Tomoaki; Tsuru, Tomohito; Hasegawa, Akira*

タングステン(W)は、将来の核融合炉のプラズマ対向材料として有望視されており、W合金の耐放射線性を向上させその機械的特性を改善するための最適な合金成分を選択することが重要な課題である。本研究では、W結晶中の溶媒と溶質の混合ダンベルを第一原理計算によって調査した。その結果、チタン, バナジウム, クロムはW材の延性を低下させる原因となる照射誘起析出を起こさずに、空孔と格子間原子の再結合を促進させるため、照射効果という観点からではW材の合金元素として望ましいことがわかった。

Tungsten (W) is considered as a promising candidate for plasma-facing materials for future nuclear fusion devices, and selecting optimal alloying constituents is a critical issue to improve radiation resistance of the W alloys as well as to improve their mechanical properties. We conducted in the current study a series of first-principles calculations for investigating solvent-solute mixed dumbbells in W crystals. The results suggested that titanium (Ti), vanadium (V), and chromium (Cr) are favorable as solutes for W alloys from irradiation-effect perspectives because these elements are expected to promote vacancy-interstitial recombination without causing radiation-induced precipitation that reduces ductility of irradiated materials.

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