Effects of irradiation and solute elements on the corrosion behaviors of Fe-Cr steels
| Project/Area Number |
21F50058
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 弘亨 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40343925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SHI QUANQIANG 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2021-11-18 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 腐食 / 液体金属 / マルテンサイト鋼 |
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| Outline of Research at the Start |
核融合炉第一壁構造材料として有望視される酸化物分散強化鋼の環境劣化挙動を明らかにすることを目的とする。具体的には、腐食実験とイオン照射実験を行い、表面に形成される酸化物の分析と機械強度への影響解明、ならびにイオン照射による照射硬化、照射脆化挙動を対象とし、機械試験装置、微小硬度計、電子顕微鏡、集束イオンビーム加工装置を用いて実験的に解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
F/M鋼の耐酸化性に対するSi含有量の影響は、600℃にて2000時間までの酸素飽和液体ビスマス合金（LBE）への曝露材について調査した。同様に照射した12wt.％Si含有鋼（12Si鋼）の耐食性に対するの影響については300℃にて333時間までのLBE暴露により確認した。結果は以下の通り。
（１）Si含有12Si鋼に形成される酸化層は，外層，内層，金属材側の内面酸化域（IOZ）の3層構造であり，そのうちIOZはSi含有F/M鋼のみに形成された。さらに、酸化物層のシリコンは、主に旧オーステナイト粒界とIOZのマルテンサイトラスで濃縮され、Cr2O3が混在した（Cr2O3充填）非晶質SiO2として観察された。
（２）新しい複雑なCr2O3充填アモルファスSiO2構造は、FeとOの拡散速度を効果的に低下させ、内層の緻密性を高め、内層のナノポア生成を抑制し、Oの内部拡散を明らかに減少させることができ、LBEの耐酸化性の向上につながることが確認された。
（３）核融合炉候補材SIMP鋼に1.2wt.%のSiを添加すると、その酸化速度を効果的に低下させることができ、酸化物層形成を放物線近似したときの係数は6.2×10-12 cm2/sに減少し、液体LBEに対する優れた耐食性を示した。
（４）照射材（照射量6.7dpa）では、非照射材では不均一酸化であった腐食特性が均一酸化に移行することを確認した。ただし照射材の腐食は非照射材の3倍程度に加速されることが確認された。
これらの結果に基づいて、酸化膜の形成、成長、および不安定化のダイナミクスがLBE環境で確認され、腐食挙動に対する照射影響が明らかになった。同時に、酸化膜の安定化に及ぼすSiの機能が解明された。この成果は、核融合炉や溶融金属冷却炉等の極限環境で候補となる高機能な鉄-Cr合金開発への指針となる。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
