核融合照射環境変動下の材料損傷

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09480110
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 吉田 直亮 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00127317)
• 研究分担者: 渡辺 英雄 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (90212323)
• キーワード: 核融合炉材料 / 照射損傷 / ボイドスエリング / ステンレス鋼 / バナジウム合金

研究概要

昨年までの研究において、リンを単独添加したオーステナイト鋼ではリン添加によるボイドスエリング抑制効果が低温予照射によって大きく損なわれる場合があることを明らかにしてきた。本年度は、ボイドスエリング抑制効果の高いことが知られているチタン・リン複合添加材において同様の温度変動照射を行い、その内部組織および耐スエリング性に対する影響を調べた。Fe-16Cr-17Ni-0.25Ti-0.1Pを試料とし、2.4MeVのCu^<2+>を照射した。温度変動照射では、低温で1dpaの予照射を行った後に高温で1〜75dpaの追照射を行った。照射後に損傷ピーク近傍の内部組織を透過電子顕微鏡を用いて観察した。リン単独添加材において低温予照射の影響が大きかった673/923K温度変動照射を、チタン・リン複合添加材において行った。低温予照射では転位ループと共に微細なリン化物が高密度に形成されており、高温への昇温では転位ループは収縮・消滅したがリン化物は高密度のまま残存し、その後の高温追照射でのリン化物の折出挙動はリン単独添加材と同様に微細かつ高密度なものであった。チタン・リン複合添加材における温度変動照射で形成されたリン化物の密度はリン単独添加材に比べて約一桁小さいものであったが、高照射領域での安定性は非常に高く、75dpaの照射量でもその密度は減少せず、また転位ループ形成も強く抑制されていた。その結果ボイドの発生は見られず、チタン・リン複合添加材は温度変動照射においても高いボイドスエリング抑制効果を示すことが明らかになった。
また、昨年度までの研究でV-4Cr-4Ti合金においては酸素濃度の制御が温度変動等詳細な研究の前提となることがはっきりしてきたため、本年度は酸素ゲッター材であるジルコニウム箔をHIP法で接合した試料を作成することによって、残留酸素、表面からの侵入酸素の影響を調べた。その結果、800K〜1000Kで見られたチタン酸化物の形成には残留酸素と侵入酸素の両者がかかわっていることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] Q.Xu, N. Yoshida, T. Yoshiie: "Defect Formation Processes in Fe-Cr-Ni Alloys by Neutron Irradiation under Thermal Cycles"Materials Trans.,JIM. 38. 836-841 (1997)
• [文献書誌] K, Yasunaga, H. Watanabe, N. Yoshida, T. Muroga, N. Noda: "Microstructure of Tantalum Irradiated with Heavy Ions"J. Nucll. Mater.. 258-263. 879-882 (1998)
• [文献書誌] H. Watanabe, T. Arianaga, K. Ochiati, T. Muroga, N. Yoshida: "Microstructure of Vanadium Alloys during Ion Irradiation with Stepwise Change of Temperature"J. Nucl. Mater.. (受理済み). (2000)
• [文献書誌] K, Yasunaga, H. Watanabe, N. Yoshida, T. Muroga, N. Noda: "Correlation between Defect Structure and Hardness in Tantalum Irradiated by Heavy Ion"J. Nucl. Mater.. (受理済み). (2000)
• [文献書誌] D. Hamaguchi, H. Waatanabe, T. Muroga, N. Yoshida: "Influence of Barying Temperature Irradiation on Microstructural Evolution in Phosphorus Added Fe-Cr-Ni alloys"J. Nucl. Mater.. (受理済み). (2000)