| 研究課題/領域番号 |
24246151
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(A)
|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
長谷川 晃 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80241545)
|
|---|
| 研究分担者 |
野上 修平 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00431528)
佐藤 裕樹 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20211948)
徳永 和俊 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40227583)
長坂 琢也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (40311203)
栗下 裕明 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50112298)
谷川 博康 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合工学研究部門, 主幹研究員 (50354668)
波多野 雄治 富山大学, 水素同位体科学研究センター, 教授 (80218487)
實川 資朗 福島工業高等専門学校, 機械･電気システム工学専攻, 教授 (80354835)
藪内 聖皓 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70633460)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2017-03-31
|
| キーワード | 核融合炉 / プラズマ対向機器 / タングステン / 高温強度 / 照射影響 |
|---|
| 研究概要 |
本研究では、中性子照射したタングステンの構造材料として求められる照射脆化および再結晶脆化に対する抵抗性について、材料作製時に導入される層状組織や加工組織、およびメカニカルアロイング法による超微細結晶粒などの組織制御の効果や、レニウムなどの合金元素を添加する効果の有効性とその適用範囲を明かにし、さらに中性子照射に起因するボイドなどの格子欠陥集合体の形成による体積膨張（スエリング）の起こり難い材料を作製することを目的としている。そのために、平成24年度においては、これまでの成果を基に粉末焼結法を用いて、固溶元素や分散粒子により高温強度を高めた合金や、加工により組織微細化をはかった合金、さらにこれらの複合効果を狙って数種類のタングステン合金を作製した。さらにこれらの合金における強度試験用の引張り試験片や曲げおよび熱伝導率評価が可能な試験片の作製を進めた。
一方、24年度においては、純タングステンにおける加工時に導入された弾性ひずみや、高温加熱時に発生する熱応力の緩和の挙動を曲げ応力緩和試験法を使って調べ、圧延により加工した材料においては曲げにより新たに導入した弾性ひずみが900℃1時間程度の熱処理でほとんど回復することを明かにし、学会で発表した。また耐照射性発現のために材料中に導入した加工による層状組織などの微細組織の安定性について、これまでに作製した合金を用いて熱処理により評価を行い、合金元素添加や、残留気泡および酸化物などの分散相により組織の回復温度が上昇するを明かにするなど、作製した合金における中性子照射前の基本的な特性のデータの取得を行った。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに開発した合金試料における微細組織安定性や基本的な強度特性の評価を行った。さらにこれらの材料を使って将来に計画している原子炉での中性子照射を想定して、試験片の放射化による被曝低減と原子炉内の照射スペースを活用するための微小な引張り試験片を用いた試験装置を開発した。そのために加熱装置と真空排気系を備えた試験装置を新たに製作し、最高1000℃までの温度領域において引張りおよび疲労試験が可能な試験装置を製作を行った。さらに高温環境下でも使用可能な微小試験片用の治具を設計し製作した。これにより、平成25年度に計画していたタングステン合金の高温環境下での引張りおよび疲労挙動評価が可能な体制を構築した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
これまでに作製したタングステン合金から微小引張り試験片を作製し、この試験片を用いて、1000℃までの温度条件下における引張り強さや疲労き裂発生の挙動と、耐照射性特性を持たせるために導入した粉末焼結合金の組織異方性の高温強度への影響について評価を進め、高温強度や破壊挙動に及ぼす耐照射性合金開発の試みの成果を明かにする。また、今後の原子炉での中性子照射を考慮し、さらに小さな直径3mmの透過型電子顕微鏡用試料からの試験片作製と、その試験技術開発を進める。
耐照射性を考慮して開発したタングステン合金の非照射の特性評価を進めながら、原子炉での材料照射の準備と、照射後試験のための試験システムの開発を進める。さらに核融合炉第一壁環境で想定される多量の水素・ヘリウムイオン照射によるこれらの元素の吸脱着挙動や、高熱流束に耐えるために必要な熱伝導特性などの機能特性について明かにする。
|
