レーザー照射による第一壁面の熱構造試験

• Project/Area Number: 61055008
• Research Category: Grant-in-Aid for Fusion Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 成合 英樹 筑大, 構造工学系, 助教授 (70134210)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤井 誠 工業技術院, 機械技科・エネルギー機械部, 主任研究官 ; 村上 正秀 筑波大, 構造工学系, 助教授 (40111588) ; 寺本 徳郎 筑波大, 構造工学系, 講師 (00134213) ; 斉藤 正克 筑波大, 構造工学系, 助教授 (70029198)
• Project Period (FY): 1986
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1986)
• Budget Amount: ¥5,500,000 (Direct Cost: ¥5,500,000); Fiscal Year 1986: ¥5,500,000 (Direct Cost: ¥5,500,000)
• Keywords: 第一壁面 / レーザー照射 / プラズマ / 高熱負荷 / 溶融 / 曲げ試験 / 疲労強度 / ステンレス鋼

Research Abstract

核融合炉の第一壁面はプラズマによる高熱負荷及び粒子負荷をうける。本研究は熱負荷による材料強度特性に着目し、【Co_2】レーザーを用い種々の壁面材料を種々の照射条件で照射し壁面の熱構造挙動、照射材料の材料強度特性等を調べることを目的として研究をすすめた。本年度の研究は、各種材料特にSUS材の照射実験,照射後材料強度試験,入熱量評価のための照射実験及び解析,特殊材料照射試験の検討,解析コードの検討などに分けられる。照射実験及び照射後材料強度試験はSUS316と304を用い、試験片の中央約10mm角の部分に1〜5kwの出力で1〜10秒間レーザー照射を行いその溶融挙動と熱負荷の作用により発生する熱応力に着目した材料強度試験を実施した。溶融層は楕円形をしており、316は304より平均的に巾,深さ共大きく、また顕微鏡観察の結果、316の10秒照射では表面層付近に多数の巣があり柱状組織が多いのに対し304では粒子は丸かった。XMAによる溶融層の成分測定では316ではモリブデンが消失していた。硬さ試験を行うと316では溶融層と母層で差がなく、304では溶融層で硬度の変動が大きくこれは粗大結晶粒の生成によると推定された。次に三点曲げ試験により照射と非照射、316と304の差異を調べた。静的強度は溶融層の大きさに応じて若干低下した。この低下は、溶融部に対し低い降伏点を与えるモデルによりほぼ説明できた。疲労試験を行うと、疲労強度(破断寿命)は照射量に応じて大きく低下したが、照射材の316と304に差はなく疲労限もその差は小さかった。次に、銅,黄銅等の材料を用いて照射時温度応答特性を調べ、一,二次元温度解析よりレーザー出力と吸収率の推定を通し入熱量の評価を行った。その他、グラファイト,Sic等の照射特性評価の検討をすすめた。

Research Products

• [Publications] 寺本徳郎: 日本原子力学会年会要旨集. 1. (1987)