2007 Fiscal Year Annual Research Report
軽水炉プラント機器材料の補修・保全後の長期信頼性検証技術の高度化
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17360451
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長谷川 晃 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授 (80241545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 学 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40226006)
藤原 充啓 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60333861)
野上 修平 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00431528)
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| Keywords | 軽水炉炉心構造材料 / ステンレス鋼 / 溶接健全性 / 核変換ヘリウム / 照射硬化 / キャビティ形成 |
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| Research Abstract |
本研究においては、軽水炉炉心構造材料が使用中に中性子の照射を受け、格子原子との(n,α)反応によって材料中に発生し蓄積するヘリウムが、その後の補修溶接による加熱で材料をどのように劣化させるかについて、加速器照射と加熱・引張り試験と微細組織変化の解析から、劣化予測モデルを立てることを目的としている。具体的には(1)加速器によるヘリウム注入、(2)模擬的な加熱処理、(3)微細組織観察と評価、(4)ヘリウムキャビティの形成条件のモデル化、(5)粒界におけるヘリウムキャビティの検討、(6)キャビティ形成材の追加照射による組織変化、(7)照射組織と粗大すべりなどの不均一変形と粒界近傍の変形挙動、(8)粒界脆化との関係を明かにする。19年度は(7)と(8)について下記のような成果を得た。
水素イオンを300℃にて照射し、0.1〜1.0dpaの損傷を与えた。この試験片を300℃で8x10^<-5>/秒のひずみ速度で変形を与え、変形量を1%から10%まで段階的に加え、その都度、電子線後方散乱スペクトル解析(EBSD)により変形領域のひずみ量の蓄積を追跡し、さらに表面の段差変化、結晶粒界近傍でのき裂発生の挙動を調査した。その結果、非照射材においては観察されない照射材特有の粗大すべりの発生が認められ、塑性ひずみの負荷により試験片表面に粗大すべりに起因する約0.7μmの段差が発生すること、ひずみの増加にともない、変形初期に発生したすべりの間にあらたな粗大すべりによる段差が入ること、ひずみが分散して蓄積していくことなどが分かった。EBSD解析によると粗大すべり発生前の約1%のひずみ負荷の際に結晶粒界近傍でひずみの集中が発生し、粗大すべり発生とともに、ひずみの集中が解消することなどが明かとなった。一方粒界でのき裂の発生は認められなかったことから、変形初期においては、照射誘起の不均一変形による粒界脆化発生は起こり難いと考えられた。
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