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軽水炉炉内構造材料の照射誘起応力腐食割れに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 02044012
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関東北大学

研究代表者

庄子 哲雄  東北大学, 工学部, 教授 (80091700)

研究分担者 渡辺 豊  東北大学, 工学部, 学振特別研究員
坂 真澄  東北大学, 工学部, 助教授 (20158918)
HWANG I.S.  マサチューセッツ工科大学, 原子力工学科, 助手
KOHSE G.E.  マサチューセッツ工科大学, 原子炉実験所, 助手
HARLING O.K.  マサチューセッツ工科大学, 原子炉実験所, 教授
BALLINGER R.  マサチューセッツ工科大学, 原子力及び材料科学科, 助教授
STEWART J.  東北大学, 工学部, 学振外国人特別研究員
研究期間 (年度) 1990 – 1991
研究課題ステータス 完了 (1991年度)
配分額 *注記
5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
1991年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1990年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
キーワード照射誘起応力腐食割れ / 高温高圧水 / 粒界偏析 / クロム欠乏層 / 低ひずみ速度試験 / 非破壊評価 / 電気化学的手法 / 粒界応力腐食割れ / 照射誘起偏析 / 低ひずみ速度 / 不純物 / 中性子照射 / γ線照射
研究概要

本研究では、オ-ステナイト系ステンレス鋼について照射誘起粒界化学化の非破壊計測・評価のため、Cr欠乏層及び不純物偏析に起因する粒界腐食感受性の電気化学的手法による評価を行なった。また高温高圧水中における応力腐食割れ試験をSSRT法によって実施し、粒界化学と応力腐食割れ挙動との対応について検討した。さらに割れ感受性の電気化学的手法による評価を行なった。得られた知見を列挙すれば
1.改良型EPR試験により、照射誘起Cr欠乏層のようなきわめて幅の狭いCr欠乏層の評価が可能である。
2.炭素含有量の高いC材は、650℃50時間で著しく鋭敏化し、850℃10時間の焼戻し熱処理によってもCr欠乏層の十分な回復はみられなかった。一方炭素含有量の低いE材においては、鋭敏化後の焼戻しにより粒界近傍のCr濃度は十分に回復し、改良型EPR試験においても粒界腐食溝は観察されなかった。
3.5NーH2SO4、1050mV(SCE)における定電位電解試験により、粒界の不純物偏析量を計測・評価することが可能である。また計測された電荷密度は、PあるいはSi偏析量に対応しているものと考えられ、溶体化熱処理後の650℃での鋭敏化により増加し、その後850℃での焼戻しによって減少した。
4.RIS計測装置により、TEMディスク(直径3mm,暑さ0.25mm)の粒界化学計測が可能であり、実照射材への適用が可能であると考えられる。
5.改良型EPR試験における再活性化率は、IGSCC発生に対する閾値を有しておりその値は約2%である。また炭素含有量の少ない材料では、著しい鋭敏化が生じている試料においてもIGSCCは観察されなかった。
6.定電位電解試験における電荷密度値にはIGSCC発生に対する臨界値が存在し、その値は約20mC/cm2である。また不純物含有量の多い材料では、溶体化材及び焼戻しによりCr欠乏層の影響が低下したと考えられる試料においても高い電荷密度を示したが、IGSCCは観察された。
7.IGSCCは、Cr欠乏層と不純物偏析の双方により影響されるものと考えられ、IGSCC感受性の評価マップを作成した。
8.非被壊計測・評価のためのRIS検出装置を試作し、その性能を確認した。
これらの成果にもとづけば、数nm幅のCr欠乏層及びP、Siなどの偏析を誘起する照射材への適用は充分である。今後、本研究でも検出された粒界上のB、Nなどの検出機構をさらに検討する事により、核変換によりHeやHを作り出す化学種についての非破壊検出可能性がさらに進められる。照射誘起応力腐食割れの機構的解明に対しても、同一材料についてこれらの計測量とSCC感受性を正確に比較する事により、大きな寄与となる。

報告書

(3件)
  • 1991 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1990 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] T.Shoji,K.Yamaki,R.G.Ballinger,I.S.Hwang: "Grain Boundary Segregation and Intergranular Stress Corrosion Cracking Susceptibility of Austenitic Stainless Steels in High Temperature Water" 5th International Symposium on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power System,Water Reactor,1992,August. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 岩渕 義昌,庄子 哲雄,藤本: "照射誘起応力腐食割れ感受性評価のための基礎的研究" 腐食防食協会春期講演会. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tetsuo Shoji;Satoshi Mori;Hideya Anzai;Jiro Kuniya: "Quantitative Evaluation of Stress Corrosion Crack Grack Growth Behavior on Inconel 600 in a Simulated LWR Environment" Life Prediction of Corrodible Structure,Sept.23-26,1991,Cambridge,U.K.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 斎藤 喜久,庄子 哲雄,渡辺 豊: "電気化学的手法によるステンレス鋼の材質劣化現位置評価技術の開発" 日本機械学会論文集(A編). 57. 164-170 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe;T.Shoji: "The Evaluation of In-Service Materials Degradation of Low-Allow Steels by the Electrochemical Method" Metallurgical Transactions A. 22A. 2097 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shoji, K. Yamaki, R. G. Ballinger, I. S. Hwang: "Grain Boundary Segregation and Intergranular Stress Corrosion Cracking Susceptibility of Austenitic Stainless Steels in High Temperature Water" 5th International Symposium on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power System, Water Reactor, 1992, August. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Iwabuchi, T. Shoji, T. Fujimoto: "Research on Irradiation Assisted Stress Corrosion cracking" Proceedings of Spring Annual Meeting of Japan Society of Corrosion Engineers. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shoji, S. Mori, H. Anzai, J. Kuniya: "Quantitative Evaluation of Stress Corrosion Crack Growth Behavior on Inconel 600 in a Simulated LWR Environment Research of IASCC" Life Prediction of Corrodible Structure, Sept. 23-26, 1991, Cambridge, U. K.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Saito, T. Shoji, Y. Watanabe: "In-Situ Electro-Chemical Measurement of Materials Degradation of Austenitic Stainless Steels" Trans JSME, series A. 57. 164-170 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Watanabe, T. Shoji: "The Evaluation of In-Service Materials Degradation of Low-Allow Steels by the Electrochemical Method" Metallurgical Transactions A. 22A. 2097 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shoji,K.Yamaki,R.G.Ballinger,I.S.Hwang: "Grain Boundary Segregation and Intergranular Stress Corrosion Cracking Susceptibility of Austenitic Stainless Steels in Hign Temperature Water" 5th International Symposium on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power System,Water Reactor,1992,August. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 岩渕 義昌,庄子 哲雄,藤本: "照射誘起応力腐食割れ感受性評価のための基礎的研究" 腐食防食協会春期講演会. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Tetsuo Shoji Satoshi Mori Hideya Anzai,jiro Kuniya: "Quantitative Evaluation of Stress Corrosion Crack Growth Behavior on Inconel 600 in a Simulated LWR Environment" Life Prediction of Corrodible Structure,Sept.23-26,1991,Cambridge,U.K.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 斎藤 喜久,庄子 哲雄,渡辺 豊: "電気化学的手法によるステンレス鋼の材質劣化現位置評価技術の開発" 日本機械学会論文集(A編). 57. 164-170 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Watanabe T.Shoji: "The Evaluation of In-Service Materials Degradation of Low-Allow Steels by the Electrochemical Method" Metallurgical Transactions A. 22A. 2097 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shoji,K.Yamaki,R.G.Ballinger,I.S.Hwang: "Grain boundary Segregation and Intergranular Stress Corrosion Cracking Susceptibility of Austenitic Stainless Steels in High Temperature Water" 5th International Symposium on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems. (1991)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 庄子 哲雄、八巻 健一、林 慎一郎: "オ-ステナイト系ステンレス鋼SUS304の粒界応力腐食割れ感受性に及ぼす粒界偏析の影響" シンポジウム講演論文集“破壊と新技術" 日本機械学会. No.900ー50. (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 庄子 哲雄、吉田 謙一、森 聡: "高温水中におけるNi基合金の応力腐食割れに関する研究" シンポジウム講演論文集“破壊と新技術" 日本機械学会. No.900ー50. (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書

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公開日: 1990-04-01   更新日: 2016-04-21  

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