核融合炉低放射化材料の低サイクル疲労特性に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480117
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 室賀 健夫 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 教授 (60174322)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長坂 琢也 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (40311203) ; 井上 徳之 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20249965) ; 西村 新 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60156099)
• Keywords: 低放射化材料 / フェライト鋼 / 低サイクル疲労 / 核融合炉材料 / 材料強度

Research Abstract

核融合炉構造材料候補材として期待され、大学の共同研究で開発した低放射化フェライト鋼JLF-1について、低サイクル疲労試験を実施した。従来低放射化材料は溶解量が少なくしかも原子炉照射などへの適用を目指す立場から、微小試験片による評価が中心であり、低放射化フェライト鋼JLF-1においても、疲労試験は砂時計型微小試験のみが行われていた。本研究では、JISなど規格を満たす平行部試験片及びそれに適した試験治具を設計作製し、初めて規格サイズの低サイクル疲労試験を実施した。本研究は、JLF-1の信頼できる評価を行うのみならず、微小試験法の特徴と限界を示すためのスタンダードとしての意義も大きい。本試験は初めに室温大気中で行ったが、今後真空中試験、高温真空試験と発展させてゆく予定である。本試験により、試験直後の硬化の後軟化する傾向が認められるとともに、弾性領域、塑性領域の疲労寿命に関する経験式との良い一致を見出すことが出来た。日本原子力研究所で開発した低放射化フェライト鋼F82-Hと比較すると、同じ室温試験において寿命が約2倍大きいことが分かり、本材料の性能の高さを実証することが出来た。一方、試験においては変位計の測定範囲以外あるいは変位計取付け位置から亀裂が発生し進展する例も見られ、変位計の取付け方法や試料の表面処理について一層の工夫が必要であることが明かになった。試料の表面処理については、酸化しやすい鉄合金であり、試験直前まで真空雰囲気で保存することで安定した特性は得られるとの結論に達した。今後TIG溶接部材についても同様な試験を行い、溶接部の疲労特性の健全性についての評価も進める予定である。