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応力腐食割れ亀裂先端における空孔生成機構の解明と空孔-添加元素間相互作用の評価

研究課題

研究課題/領域番号 22760682
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 原子力学
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

薮内 敦  独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (90551367)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2012年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2011年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2010年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード原子炉材料 / 応力腐食割れ / 格子欠陥 / 原始空孔 / 陽電子消滅 / 原子空孔
研究概要

応力腐食割れ対策鋼として開発された低炭素ステンレス鋼でもなお、原子炉環境の高温水(約300℃)中においては、応力腐食割れの発生が見受けられる。この高温水中での応力腐食割れ亀裂進展は亀裂先端部の結晶粒界への原子空孔の凝集に起因する粒界結合力の低下が誘発しているのではないかという説が近年提唱されている。本年度は高温純水腐食がステンレス鋼中の原子空孔形成に与える影響について陽電子消滅法を用いて調べた。始めに真空中で1150℃・2時間の溶体化熱処理を施したSUS316Lステンレス鋼試料を用意した。引張応力下では空孔生成エネルギーが低下するとの計算機シミュレーションに基づく報告があることから、一部の試料には曲げ変形により表面に7%の引張ひずみを付与した。これらの無ひずみ材・曲げひずみ付与材を脱気288℃純水中に1200時間置き腐食させた後、陽電子消滅測定を行い消滅ガンマ線ピーク強度の陽電子入射エネルギー依存性を計測した。その結果、高温純水腐食により表面から200mmまでの領域で原子空孔の生成を示唆する消滅ガンマ線ピーク強度の増大が観測された。また、無ひずみ材と曲げひずみ付与材との比較では消滅ガンマ線ピーク強度に大きな差は観測されなかった。次に、無ひずみ材腐食試料から取得した消滅ガンマ線スペクトルを、2MeV電子線照射により単原子空孔を導入した参照試料から取得したスペクトルと比較したところ、両者のスペクトル形状は高運動量領域で一致しなかった。これは腐食試料中に含まれる欠陥は単原子空孔ではないことを示している。そこで無ひずみ材腐食試料を1200℃まで100℃刻みで30分ずつ加熱処理を行ったところ、消滅ガンマ線ピーク強度の減少は1100℃まで観測されなかった。これは腐食処理で生じた消滅ガンマ線ピーク強度の増大は試料表面における酸化膜の形成に起因していることを示唆する結果である。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Vacancy defects in a stress-corrosion-cracked Type 304 stainless steel investigated by positron annihilation spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 419 号: 1-3 ページ: 9-14

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2011.08.012

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Positron microbeam study on vacancy generation caused by stress corrosion crack propagation in austenitic stainless steels2011

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 262

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ステンレス鋼における照射誘起偏析抑制添加元素と原子空孔との相互作用2011

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      京都大学原子炉実験所専門研究会
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所(大阪府)
    • 年月日
      2011-12-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] SUS304ステンレス鋼中の原子空孔回復挙動の陽電子消滅法による研究2011

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー(群馬県)
    • 年月日
      2011-10-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 陽電子顕微鏡を用いた材料中の格子欠陥の可視化-原子炉ステンレス鋼の亀裂進展機構へのアプローチ-2011

    • 著者名/発表者名
      河裾厚男、薮内敦、前川雅樹
    • 学会等名
      高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー(群馬県)
    • 年月日
      2011-10-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 微量元素添加ステンレス鋼中の照射誘起空孔回復挙動2011

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      日本原子力学会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 原子炉用ステンレス鋼中に導入された空孔型欠陥の回復挙動2011

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      日本科学未来館(東京都)
    • 年月日
      2011-07-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 原子炉用ステンレス鋼の応力腐食割れ現象に関する陽電子消滅法による研究2010

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      京都大学原子炉実験所専門研究会
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所(大阪府)
    • 年月日
      2010-11-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ステンレス鋼応力腐食割れ亀裂近傍に形成された空孔型欠陥の陽電子マイクロビームによる観察2010

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー(群馬県)
    • 年月日
      2010-10-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 陽電子顕微鏡による原子空孔型欠陥の評価-原子力ステンレス鋼の応力腐食割れ評価の事例から-2010

    • 著者名/発表者名
      河裾厚男、薮内敦、前川雅樹
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] SUS304鋼SCC亀裂周辺の格子欠陥分布測定2010

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      日本原子力学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Positron Microbeam Study on Vacancy Greneration caused by Stress Corrosion Crack Propagation in Austenitic Stainless Steels2010

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      12th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques (SLOPOS-12)
    • 発表場所
      マグネティック島(オーストラリア)
    • 年月日
      2010-08-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ステンレス鋼応力腐食割れ亀裂の陽電子マイクロビームによる評価2010

    • 著者名/発表者名
      薮内敦、前川雅樹、河裾厚男
    • 学会等名
      アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      日本科学未来館(東京都)
    • 年月日
      2010-07-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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