| 研究課題/領域番号 |
17360451
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
原子力学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
長谷川 晃 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80241545)
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| 研究分担者 |
佐藤 学 東北大学, 大学院・工業学研究科, 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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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
16,300千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 900千円)
2007年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2006年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
2005年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
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| キーワード | 軽水炉炉心構造材料 / ステンレス鋼 / 溶接後健全性 / 核変換ヘリウム / 照射硬化 / キャビティ形成 / 溶接健全性 / 照射誘起偏析 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、軽水炉の炉心構造材料であるオーステナイトステンレス鋼中に、運転中に蓄積する核変換ヘリウム(He)が原因となっって、補修などのために溶接処理を受けたときの熱履歴によって発生する粒界割れについて、加速器照射を使ってHeを注入し、材料の健全性を予測する手法の高度化をはかることである。核変換を模擬するために最初にHeを加速器で注入し、溶接熱履歴をいくつかの熱処理によって模擬し、さらにその後の使用に相当する照射損傷を再度加速器で与え、これらの試料の微細組織観察により劣化挙動を評価した。
対象試料はSUS316であり、Heを加速器で室温にて10〜1000appm注入した、溶接を模擬した熱処理は850-1050℃でおこなった。熱処理後の再照射は最大0.5dpaまで行い、HAZなどを中心に微細組織観察を行った。He気泡は、He量の増加、熱処理温度の上昇、照射後のはじき出し損傷量とともに成長するのが観察された。また、熱処理後の0.5dpaの再照射により、熱処理なしでは見られない結晶粒界上でのHeバブルの成長が顕著になることが明らかとなった。
本研究により、変換で生成したHeの溶接熱処理による成長が、He量、加熱時間、溶接後の再照射などによって大きくなることが明かとなった。特に結晶粒界上でのHeバブルの成長は脆化の原因となることが知られており、溶接材においても劣化の主な原因となる。それ故、軽水炉構造材料の補修後の長期信頼性確保のためには、溶接前の補修部分のHe量や、溶接時の熱入力などを極力抑えるためによ溶接条件を精密に制御することが必要となる。さらに溶接部材の補修後の定期的な検査間隔の設定などが重要になる。これらの他にもHeバブルを成長させる熱応力や周期的な熱サイクルなどについても十分な吟味が必要と考えられる。今後はこれらの因子についての詳細な検討が必要となることが予想される。
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