照射損傷

カスケード損傷とは、エネルギーの高い荷電粒子が材料中の原子に衝突することで発生する損傷プロセスです。 衝突により、原子核はノックオン原子または反跳原子として材料から放出されます。その後、ノックオン原子は周囲の原子とさらに衝突し、衝突カスケードと呼ばれる連鎖反応を引き起こします。 この連鎖反応によって、材料中に大量の欠陥が生成され、材料の機械的・電気的性質が低下します。衝突カスケードの生成には、荷電粒子のエネルギーと材料の構造が大きく影響します。荷電粒子のエネルギーが高いほど、カスケードは長く、多くの欠陥を生成します。 また、材料の原子核が重いほど、衝突カスケードの発生確率が低くなります。したがって、原子力発電所などの原子力関連施設で使用される材料は、カスケード損傷に対する耐性を持たせる必要があります。

核変換損傷とは、原子炉内で中性子が金属原子核に衝突することによって生じる損傷のことです。原子核が中性子を取り込むと、安定した同位体から不安定な同位体に変化します。この不安定な同位体は、ベータ崩壊やガンマ崩壊などの放射性崩壊を経て安定な状態に戻ろうとします。この崩壊に伴って発生するエネルギーや粒子が材料を損傷し、脆化や膨張などの問題を引き起こします。