低放射化バナジウム合金による核融合炉ブランケット部材の製作要素技術開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380223
• 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): 田中 照也 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (30353444) ; 鈴木 晶大 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (80332188) ; 長坂 琢也 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (40311203)
• Keywords: バナジウム合金 / 核融合ブランケット / 製作技術 / セラミックス表面被覆 / レーザー溶接

Research Abstract

液体リチウムブランケットのMHD圧力損失低減のためのバナジウム合金へのY203、AlN、Er2O3被覆法の開発と評価を進めた。スパッタ被覆装置(共同利用設備)により、V-4Cr-4Ti試料にこれらのセラミックス膜を被覆した。高温液体リチウムへの浸漬試験の結果、高温基板温度で成膜を行なったEr2O3が最も安定性が高い事が分かった。一方、液体リチウム中でその場補修が可能な被覆を目指し、リチウムにErを溶解させ、予め酸素をドープしたバナジウム合金の浸漬試験を行ない、安定したEr2O3被服が形成することが確かめられた。この被覆は800時間まで安定である事が確かめられ、複雑形状コンポーネントへの安定被覆形勢の手段としての有効性が確かめられた。
金属バナジウムおよびV-4Cr-4Ti合金4mm板を用いてレーザー溶接試験機(現有)により、ビードオンプレートおよびつき合わせ溶接の試験を行なった。金属バナジウムおよびバナジウム合金は、不純物の混入により敏感に硬度が増加するが、溶接用遮蔽クローブボックスを作製しArガス置換、溶接中吹き付けに条件での溶接を行うことにより、殆ど不純物混入の無い溶接が可能になった。この溶接部の破壊特性を調べたところ、DBTTの増加は観察されなかった。JMTR(共同利用施設)によって核分裂中性子照射を行ないと若干のDBTTの増加が見られた。しかし、溶接後適切に熱処理を行なう事で、DBTTの上昇を押さえる事が出きる事が明かになった。組織観察の結果、微細なチタン析出物が熱処理によって局所集合し、その他の部分の不純物濃度が下がり、靭性が回復した事が分かった。

Research Products

• [Publications] 長坂琢也, 室賀健夫, 飯久保知人: "Development of tubing Technique for high-purity low activation vanadium alloys"Fusion Science and Technology. 44. 465-469 (2003)
• [Publications] 許男鎭, 長坂琢也, 室賀健夫, 西村新, 篠崎賢二, 渡辺英雄: "Mechanical properties of laser weldment of V-4Cr-4Ti alloy"Fusion Science and Technology. 44. 470-474 (2003)