| 研究課題/領域番号 |
26289358
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
長坂 琢也 核融合科学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (40311203)
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| 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)
四竈 樹男 八戸工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30196365)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 不均一変形解析 |
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| 研究実績の概要 |
これまでに、中性子照射材の衝撃試験を行い、ITERあるいは原型炉条件においても異材接合材は構造材として十分な延性を保持することを示した。大きな延性を示すのは、316Lステンレス鋼が低放射化フェライト鋼と比較して大きく変形するためであり、今年度はこの不均一変形を解明するため、有限要素法計算により中性子照射材の変形の再現を試みた。計算に必要な材料データを取得するため、中性子照射材を用いて母材の単純な一軸引張試験を行った。異材接合材についても引張試験を行い、破断位置は316Lステンレス鋼母材であり継手として十分な接合強度を有すること、そして316Lステンレス鋼の変形が低放射化フェライト鋼に比較して大きいことも確認した。一方、計算と実験を比較するために、衝撃試験後の中性子照射材の形状測定を開始した。計算においては、照射材の衝撃試験で得られる荷重ー変位曲線を、亀裂が発生する直前まで再現することに成功した。これにより、衝撃試験では不均一変形によって接合部に負荷される応力は緩和されているものの、接合部で1540 MPaの応力が発生し、これに耐えていることから、接合部は316Lステンレス鋼母材はもちろん、低放射化フェライト鋼母材と比較しても大きな強度を有していることが示された。形状測定においては、316Lステンレス鋼の平均歪みが低放射化フェライト鋼の3.2倍あることが明らかになった。変形の大きな316Lステンレス鋼部分の形状測定は十分な精度で行うことができたが、計算と詳細に比較するためには、電子顕微鏡レベルにて変形の小さな低放射化フェライト鋼部分の形状測定をする必要があり、これを継続している。
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| 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
中性子照射した異材接合材の有限要素法計算まで行い、衝撃試験における荷重ー変位曲線を再現出来た。これにより、当初の課題の大部分は終了し、残る課題は実験との比較のみとなり、残りの期間で十分に研究をまとめることができる見込みとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は中性子照射後に衝撃試験をした試験片の形状の詳細測定を電子顕微鏡レベルにて行い、計算と比較して、その妥当性を検討する。一方、本研究では低放射化フェライト鋼の熱影響部付近で予期せぬ硬化領域が発見されている。この照射硬化は衝撃特性に悪影響を及ぼさないことは明らかになったが、異材接合材を現状よりも高温あるいは高照射量で使用する場合には問題となる可能性があるとともに、その生成機構は学術的に非常に興味深い。今後は、中性子照射したフェライト鋼の共金溶接材の熱影響部で発生していないかどうかを調査し、異材接合材特有の現象かどうかを明らかにするとともに、生成機構及び、照射硬化を軽減するための方策について検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
有限要素法計算に使用する材料データを取得する引張試験機において、高温、多数回の使用による劣化のため、試験冶具等の交換を予定していたが想定よりも劣化が少なかっため購入を見送った。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度も計算と材料データ取得は継続するが、昨年度試験冶具等を交換していないので早期に破損することが予測される。その交換の費用にあてる。
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