核融合炉用低放射化制御材料に関する基礎研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05044071
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 高橋 平七郎 北海道大学, エネルギー先端工学研究センター, 教授 (80001337)
• 研究分担者: EDWARDS D.J. バテル, パシフィック・ノースウエスト研究所, 研究員 ; GELLES David バテル, パシフィック・ノースウエスト研究所, 主任研究員 ; GARNER Frank バテル, パシフィック・ノースウエスト研究所, 主管研究員 ; 渡辺 精一 北海道大学, エネルギー先端工学研究センター, 助手 (60241353) ; 木下 博嗣 北海道大学, 工学部, 助手 (40177895) ; 大貫 惣明 北海道大学, 工学部, 教授 (10142697)
• キーワード: 低放射化フェラオト鋼 / 粒界偏析 / Fe-Cr-Mn系鋼 / 粒界移動 / ヘリウム効果 / 高速中性子照射 / 相互作用 / 核変換元素

研究概要

本年度は、米国および日本において、当初計画に沿った実験研究により、次の主なる成果を得ることが出来た。
1.前年度に引き続き、中性子照射により核変換反応で生成するVにおけるCrの効果を解析した結果、この核変換で生成したCrは、結晶粒界に偏析し顕著な粒界脆化の原因となることをはじめて解明した。
2.V同様の核変換により、WがReさらにOs元素に変化する事が同定され、低放射化フェライト鋼に添加されているWがこの核変換でその性質が大きく影響されることを明らかにした。
3.核融合炉材料で最も重要なHeガスの影響を電子線・Heイオン同時照射実験により調べ、Heは原子空孔と強く相互作用し、空孔型積層欠陥四面体がボイド核生成サイトとなる新知見を見い出し、また、TiおよびPの微量添加により、さらにボイド数密度が上昇する一方、粒界偏析が抑制される事を明らかにした。
4.第一壁材料の候補であるステンレス鋼を電子線照射の結果、350-500℃の温度域で結晶粒界の移動が生じ、同時に合金元素の濃度変化が起こる事を見い出し、照射下粒界移動の移動方向は稠密面が対向する粗な面に対してエピタキシアル的に成長する事を明らかにし、また粒界移動と偏析発生の動的挙動を理論解析により予測なモデリングを提案した。
5.低放射化Fe-Cr-Mn鋼の300℃での中性子照射射により、炭素と格子欠陥の相互作用により、微細転位ループを形成し照射硬化の原因となっていることを明らかにした。
6.低放射化Fe-9Cr-2W鋼をFFTFで高速中性子照射後の機械的性質に及ぼすB,Y、Al添加の効果を調べ、これら元素の添加により降伏強度や抗張力は変化しないが、伸びは現象傾向にあることが明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] S.Ohnuki,H.Takahashi,H.Kinoshita,N.Akasaka,S.Onose,I.Shibahara:"Void Formation and Induced Segregation during Electron-Irradiation inTi and Nb Modified Austenitic Steels" American Society for Testing and Materials,. STP1175. 964-977 (1994)
• [文献書誌] M.Hasegawa, .Saitoh,S.Yamaguchi,H.Takahashi S.Ohnuki:"Effect of Interstitial Impurities on Positronium Formed in Voids of Vanadium" Hyperfine Interactions. 84. 389-396 (1994)
• [文献書誌] H.Takahashi,N.Hashimoto,S.Watanabe: "Defect Flow-Induced Grain Boundary Migration with Segregation under Electron Irradiation" Ultramicroscopy. 56. 193-199 (1994)
• [文献書誌] S.Ohnuki,H.Takahashi,H.Kinoshita,S.Mochizuki: "Mechanical Properties of Low-Activated Fe-Cr-Mn Alloys Neutron-Irradiated at Lower Temperature" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 755-759 (1994)
• [文献書誌] Y.Hidaka,S.Ohnuki,H.Takahashi,S.Watanabe: "Effect of He on Void Formation and Radiation-Induced Segregation in Dual-Beam Irradiated Fe-Cr-Ni" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 330-335 (1994)
• [文献書誌] K.Kamada,H.Kinoshita,H.Takahashi: "Anomalous Heat Evolution of Deuteron Implanted Al on Electron Bombardment" Muclear Institute of Fusion Sience. NIFS-281. 1-14 (1994)
• [文献書誌] D.S.Gelles, J.F.Stubbins: "Microstructural Development in Irradiated Vanadium Alloys" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 778-789 (1994)
• [文献書誌] M.B.Toloczko,F.A.Garner: "Relationship Between Swelling and Irradiation Creep in Cold worked PCA Stainless Steel Irradiated to 400 C" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 509-513 (1994)
• [文献書誌] L.R.Green Wood,F.A.Garner: "transmutation of Mo,Re,W,Nb,Hf and V in Various Irradiation test Facilities and STARFIRE" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 635-639 (1994)
• [文献書誌] S.Ohnuki,H.Takahashi,K.Shiba,A.Hishinuma,J.Pawel,F.A.Garner: "Influence of Transmutation on Microstructure,Density Change,and Embrittlement of Vanadium and Vanadium Alloys Irradiated in HFIR," Fusion Materials,. DOE/ER 0313/16. 293-305 (1994)
• [文献書誌] 高橋平七郎、渡辺精一: "照射誘起偏析の定量化に関する研究" 日本学術振興会第122委員会平成6年度第3回委員会資料. 3. 13-19 (1994)
• [文献書誌] 高橋平七郎: "重照射下のミクロ組織発達と相不安定性" 核融合研究. 67. 501-504 (1994)
• [文献書誌] Huaxin Li,R.H.Jones,J.P.Hirth,D.S.Gelles: "Effect of Loading Mode on the Fracture Toughness of Reduced-Activation Ferritic/Martensitic Steel" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 741-745 (1994)
• [文献書誌] A.Kimura,L.A.Charlot,D.S.Gelles,R.H.Jones: "Dependence of Grain Boundary Chemistry on the Irradiation Dose in Low Activation Ferritics" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 725-729 (1994)
• [文献書誌] H.Kurishita,H.Kayano,M.Narui A.Kimura,M.L.hamilton,D.W.Gelles: "Tensile Properties of reduced Activation Fe-9Cr-2W Steels after FFTF Irradiation" Jounal of Nuclear Materials. 212/215. 730-735 (1994)