核融合炉第1壁の照射損傷並びにクリープ・疲労損傷条件下におけるき裂進展の研究

• Project/Area Number: 61055017
• Research Category: Grant-in-Aid for Fusion Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 村上 澄男 名大, 工学部, 教授 (10023053)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 英一 名古屋大学, 工学部, 助教授 (00111831)
• Project Period (FY): 1986
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1986)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000); Fiscal Year 1986: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥6,500,000)
• Keywords: 核融合炉 / 第一壁 / 照射損傷 / クリープ損傷 / 照射下クリープ / 損傷力学 / き裂進展 / 有限要素法

Research Abstract

本研究は、核融合炉第1壁の合理的寿命解析に対する新しい損傷力学的方法を確立することを目的とし、昭和61年度では2次元応力状態の下での第1壁要素の照射損傷とクリープ損傷過程の損傷力学理論による解析方法を開発した。今年度の研究によって得られた主な成果と知見は次のとおりである。
1.損傷力学による照射損傷とクリープ損傷の模型化
相対温度0.3〜0.5Tmでの結晶材料の高速中性子による照射損傷の主な機構は、格子間原子と原子空孔の移動に伴う転位ループあるいは転位網の形成、それらのシンクへの吸収、ボイドへの合体となる。またこれら格子間原子と原子空孔の分布は決して等方ではなく方向性をもつ。したがって本研究では、材料の照射損傷状態を記述する内部状態変数として、平均的格子間原子濃度テンソルUと平均的原子空孔濃度テンソルVをとり、これを用いて【U!・】,【V!・】びにクリープ損傷速度【D!・】の発展式,照射促進クリープと照射誘起クリープの構成式を定式化した。
2.照射損傷材料のクリープき裂解析
損傷力学の手法と有限要素法を組合せ、材料の損傷状態がある臨界状態に達したとき、その要素を巨視的き裂とみなせば、この方法によって初期損傷過程だけではなく、後続する巨視的き裂の進展過程も解析できる。本年度はこのための有限要素解析のアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムの応用例として、非比例平面応力負荷の下でのクリープき裂進展過程の解析を行い、その妥当性を検討した。
3.材料の損傷実験
本年度購入した引張りねじりクリープ試験機を用い、上述の照射損傷ならびにクリープ損傷の発展式と照射下クリープ構成式中の材料定数と材料関数決定のための較正実験を実施中である。