照射による原子炉圧力容器劣化の自己回復

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15560725
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 徐 ぎゅう 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (90273531)
• 研究分担者: 義家 敏正 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (20124844)
• キーワード: 中性子照射 / 原子炉圧力容器 / Fe-Cu合金 / 銅の析出物 / 欠陥の回復 / 陽電子寿命 / 同時計数ドップラー広がり

研究概要

京都大学研究炉(KUR)を用いて、300℃/450℃温度変動条件下で、原子炉圧力容器鋼のモデル二元合金Fe-0.15wt%Cu、Fe-0.3wt%Cu、Fe-0.6wt%Cuと三元合金Fe-0.15wt%Cu-0.25wt%C、Fe-0.3wt%Cu-0.25wt%Cを照射した。また、温度変動条件下での組織変化の機構を解明するため、300℃一定温度での照射も行った。温度変動の照射量は3x10^<-3>dpaで、その内450℃高温での照射量は3x10^<-4>dpaである。300℃一定温度の照射量は4x10^<-4>dpa、1.2x10^<-3>dpa、3x10^<-3>dpaと6x10^<-3>dpaである。照射後に、微細組織の変化を調べるため、陽電子寿命測定及び同時計数ドップラー広がり測定を行った。
300℃一定温度照射したいずれの合金においても、照射によってマイクロボイドとCu析出物が形成された。Fe-0.15Cu合金においては、照射量の増加と共に、マイクロボイドが成長した。これに対して、Fe-0.3CuとFe-0.6Cu合金においては、3x10^<-3>dpaまで照射量の増加と共に、マイクロボイドは成長したが、照射量が更に増加すると、マイクロボイドが逆に小さくなった。マイクロボイドは成長した時に、Cu析出物の形成が顕著ではなく、逆に、マイクロボイドは小さくなる時に、Cu析出物は大きく成長した。これはCu析出物がマイクロボイドに形成・成長したことを示唆している。また、Cの添加によりマイクロボイドの成長が遅れることもわかった。
300℃/450℃温度変動照射では、格子間原子型集合体と原子空孔集合体は回復する。しかも温度変動照射したほうが300℃で照射した後に450℃で焼鈍より欠陥の回復は早かった。来年度に300℃/400℃の温度変動照射をする予定である。

研究成果

• [文献書誌] Q.Xu, T.Yoshiie: "Recovery Behavior of Defect Clusters in Fe-Cu Alloy Irradiated with Neutrons at High Temperature"Materials Science Forum. 445-446. 216-218 (2004)
• [文献書誌] T.Ishizaki, T.Yoshiie, Q.Xu, M.Komastu: "Comparison of Defect Structures in Fe-Cu Alloys Introduced by High-speed and Low-speed Deformation"Materials Science Forum. 445-446. 117-119 (2004)
• [文献書誌] T.Ishizaki, Q.Xu, T.Yoshiie, S.Nagata: "The Recovery of Gas-vacancy-Complexes in Fe Irradiated with High Energy H or He Ions"Materials Transactions. 45. 9-12 (2004)
• [文献書誌] T.Ishizaki, T.Yoshiie, K.Sato, S.Yanagita, Q.Xu: "Precipitation of Cu in Fe-Cu Alloys by High-Speed Deformation"Material Science & Engineering. A350. 102-107 (2003)
• [文献書誌] Q.Xu, T.Yoshiie, H.C.Huang: "Molecular Dynamics Simulation of Vacancy Diffusion in Tungsten Induced by Irradiation"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. B206. 123-126 (2003)
• [文献書誌] K.Sato, T.Yoshiie, Y.Satoh, Q.Xu, M.Kiritani: "Simulation of Vacancy Migration Energy in Cu under High Strain"Material Science & Engineering. A350. 220-222 (2003)