低放射化バナジウム合金による核融合炉ブランケット部材の製作要素技術開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14380223
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 室賀 健夫 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 教授 (60174322)
• 研究分担者: 田中 照也 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (30353444) ; 鈴木 晶大 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (80332188) ; 長坂 琢也 核融合科学研究所, 炉工学研究センター, 助手 (40311203)
• キーワード: バナジウム合金 / 核融合ブランケット / 政策技術 / セラミックス表面被覆 / レーザー溶接

研究概要

液体リチウムブランケットのMHD圧力損失低減のためのバナジウム合金へのY203、AIN、ErO2被覆法の開発と評価を進めた。まずこれのバルク試料の液体Li中での安定性と絶縁性の変化を明らかにし、高純度、高結晶状態では高温長時間安定であることを明らかにした。続いて、スパッタ被覆装置(共同利用設備)により、V-4Cr-4Ti試料にこれらのセラミックス膜を被覆した。被覆中に不純物濃度を測定し、高純度皮膜のできる基板温度、スパッタ条件などを明らかにした。得られた被覆の形状、組成、結晶性を走査電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光器、X線光スぺクトル測定装置(現有)にて評価し、高い絶縁性と結晶性を有することが示された。被覆の接合強度については更に向上させるための高度化が必要であることが分かった。
金属バナジウムおよびV-4Cr-4Ti合金4mm板を用いてレーザー溶接試験機(現有)により、ビードオンプレートおよびつき合わせ溶接の予備的な試験を行なった。金属バナジウムおよびバナジウム合金は、不純物の混入により敏感に硬度が増加するが、溶接用遮蔽クローブボックスを作製しArガス置換、溶接中吹き付けに条件での溶接を行うことにより、殆ど不純物混入の無い溶接が可能になった。この溶接部の硬さや破壊特性などを求め、母材と遜色の無い強度特性を有することが明かになった。溶接部および熱影響部の組織観察を行い、析出物の再固溶が硬さの上昇をもたらすことが明かになった。

研究成果

• [文献書誌] 許男鎭, 長坂琢也, 室賀健夫, 西村新: "Metallurgical and mechanical properties of laser weldment for low activation V-4Cr-4Ti alloy"Fusion Engineering and Design. 61-62. 749-755 (2002)
• [文献書誌] 長坂琢也, 許男鎭, 室賀健夫, 今村元昭: "Examination of fabrication process parameters for improvement of low activation vanadium alloys"Fusion Engineering and Design. 61-62. 757-762 (2002)
• [文献書誌] 許男鎭, 長坂琢也, 室賀健夫, 松井秀樹: "Effect of impurity levels on precipitation behavior in the low activation V-4Cr-4Ti alloys"Journal of Nuclear Materials. 307-311. 620-625 (2002)
• [文献書誌] 長坂琢也, 室賀健夫, Grossbeck, 山本琢也: "Effects of post-weld heat treatment on hardness, microstructure and impact properties of vanadium alloys"Journal of Nuclear Materials. 307-311. 1595-1599 (2002)